Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica., 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-08-31T13:43:23Z No. of bitstreams: 1 2017_MiguelEduardoOrdoñezMosquera.pdf: 9580556 bytes, checksum: 998ce15978428f981b3327605c66d03a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-09-22T22:50:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MiguelEduardoOrdoñezMosquera.pdf: 9580556 bytes, checksum: 998ce15978428f981b3327605c66d03a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-22T22:50:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MiguelEduardoOrdoñezMosquera.pdf: 9580556 bytes, checksum: 998ce15978428f981b3327605c66d03a (MD5) Previous issue date: 2017-09-22 / No mundo atual da tecnologia, existem aplicações onde o atrito encontra-se presente entre as peças de funcionamento e é um fator importante para determinar o desempenho e durabilidade das mesmas. Para estudar o atrito entre as peças, o acabamento final e a textura da superfície são de grande importância pois influenciam na capacidade de desgaste, lubrificação, resistência à fadiga e na aparência externa de uma peça ou material de trabalho. Para estudar e controlar o tipo de acabamento, a rugosidade deve ser considerada como um parâmetro importante na engenharia atual. O controle da textura superficial por meio da medição em peças usinadas tem uma importância significativa que afeta diretamente a qualidade do produto. As irregularidades podem ser medidas a partir do perfil de rugosidade obtido pelos rugosímetros. Esses instrumentos fornecem parâmetros importantes como a rugosidade média aritmética (Ra), a rugosidade máxima (Rz) e a rugosidade média quadrática (Rq), dentre outros. A incerteza na medição e o cálculo de erros em rugosidade têm grande importância no controle e qualidade da peça medida. Para alguns autores assumir que os dados do parâmetro de rugosidade apresentam um comportamento normal, ajuda na aplicação do cálculo de incerteza através do método GUM. Experiências como Molano (2014) demostram que os parâmetros de rugosidade nem sempre tem esse comportamento, sendo assim necessário abordar o cálculo a incerteza de medição de rugosidade com dados que apresentam um comportamento não gaussiano. Para modelos matemáticos complexos onde as derivadas parciais podem apresentar certa dificuldade para determinar os coeficientes de sensibilidade, aplicar o método de GUM Suplemento (Método Monte Carlo) ajuda no cálculo de incerteza de medição. Este trabalho apresenta um estudo sobre a incerteza de medição em parâmetros de rugosidade em casos onde os dados não apresentam distribuição normal de probabilidade. Para isto, foram feitas medições da rugosidade usando métodos com contato e sem contato em superfícies de forma regular como um desempeno de ferro fundido, uma superfície de forma livre como uma turbina hidráulica e diferentes corpos de prova com diferentes tipos de acabamento por usinagem como aplainamento, fresamento, retífica e torneamento, utilizando um rugosímetro de contato e um microscópio Confocal. Foram abordados os parâmetros de rugosidade Ra, Rz e Rq, buscando avaliar a incerteza de medição por meio do método GUM e GUM suplemento (Método de Monte Carlo). Encontrando que os valores medidos dos parâmetros de rugosidade Ra, Rq e Rz não apresentam distribuição normal, sendo a distribuição que mais se aproxima é a log-normal. Para amostra usinada com o processo de aplainamento, a distribuição encontrada, independentemente do tamanho amostral foi normal. Nos demais casos, a distribuição normal foi encontrada para tamanho amostral pequeno, ou seja, para valores menores a 100. / In today's world of technology, there are applications where friction is present between working parts and is an important factor in determining performance and durability. To study the friction between the pieces, the final finish and surface texture are of great importance as they influence the wearability, lubrication, fatigue resistance and external appearance of a workpiece or material. To study and control the type of finish, roughness should be considered as an important parameter in current engineering. The control of the surface texture through the measurement in machined parts has a significant importance that directly affects the quality of the product. The irregularities can be measured from the roughness profile obtained by the rugosimeters. These instruments provide important parameters such as arithmetic average roughness (Ra), maximum roughness (Rz) and mean square roughness (Rq), among others. The uncertainty in the measurement and the calculation of errors in roughness have great importance in the control and quality of the measured piece. For some authors to assume that the roughness parameter data present a normal behavior, it helps in the application of the uncertainty calculation using the GUM method. Experiments show that the roughness parameters do not always have this behavior, so it is necessary to approach the calculation of the roughness measurement uncertainty with data that presents a non-Gaussian behavior. For complex mathematical models where the partial derivatives may present some difficulty in determining the sensitivity coefficients, applying the GUM Supplement method (Monte Carlo method) helps in the measurement uncertainty calculation This work presents a study on the uncertainty of measurement in roughness parameters in cases where the data do not present normal distribution of probability. For this, roughness measurements were made using contact and non-contact methods on surfaces of a regular shape such as cast iron performance, a freeform surface such as a hydraulic turbine, and different specimens with different types of machining finishes such as planing , Milling, grinding and turning, using a contact rugosimeter and a Confocal microscope. The roughness parameters Ra, Rz and Rq were analyzed in order to evaluate the measurement uncertainty by means of the GUM method and GUM supplement (Monte Carlo method). Finding that the measured values of the roughness parameters Ra, Rq and Rz do not present normal distribution, with the closest distribution being log-normal. For sample machined with the planing process, the distribution found regardless of sample size was normal. In the other cases, the normal distribution was found for small sample size, that is, for values smaller than 100.

Superfícies anisotrópicas lisas e rugosas foram usadas para avaliar o efeito da rugosidade e da direção de acabamento na formação de MoS2 a partir de MoDTC em ensaios tribologicos lubrificados com óleos de motor completamente formulados. Igualmente foi avaliada a resposta de atrito de lubrificantes de motor usados em carros de passageiros e em testes de dinamômetro abastecidos com etanol (E100) e gasolina (E22). Encontrou-se que tanto a direção de acabamento quanto a rugosidade foram fundamentais na reação MoDTC - MoS2. A direção de acabamento influenciou na medida que carregamentos tangenciais geram respostas diferentes nos ensaios quando são realizados paralelos e perpendiculares às linhas de acabamento, dado que para os últimos apresenta-se maior deformação plástica das asperezas, o qual favorece a obtenção de superfícies livres de óxidos, que tem sido indicada como uma condição necessário para que aconteça a reação MoDTC - MoS2. Por esta razão os valores de coeficiente de atrito próprios da formação de MoS2 foram obtidos somente nas superfícies rugosas ensaiadas perpendiculares às marcas de acabamento. Para superfícies com valores de índice de plasticidade superiores a 1 e nos quais não são formados filmes com boas capacidades redutoras de atrito, como é o caso de ensaios realizados com óleos base (livres de aditivos), o coeficiente de atrito não depende da rugosidade e da direção de acabamento. Nos ensaios lubrificados com óleos usado, encontraram-se valores de coeficiente de atrito similares aos obtidos nas condições de lubrificação com óleo livres de aditivos, devido provavelmente à redução do MoDTC no lubrificante como tem sido identificado por diferentes autores. Quando foram comparados os óleos usados contaminados com etanol com os óleos usados contaminados com gasolina, encontrou-se maior oxidação nestes últimos. Mesmo que estas diferenças de oxidação dos óleos não significaram diferenças em termos de atrito, estas podem ser importantes na medida em que óleos mais oxidados podem favorecer o desgaste oxidativo. / Smooth and rough anisotropic surfaces were used to evaluate the influence of surface roughnesss and lay direction on the in-situ formation of MoS2 from MoDTC in tribological tests. Also, this work evaluated the friction response of engine lubricants which were used in passenger cars and dynamometer tests fueled both with ethanol (E100) and gasoline (E22). It was found that both the lay direction as the surface roughness were critical for the MoDTC -MoS2 reaction. The lay direction influence due to tangential loads generate different responses when tests were conducted along and across the lay, since the latter showed higher asperities plastic deformation , which favors free oxides surfaces, which has been indicated as a condition for the sequence by MoDTC formed MoS2. For this reason the friction coefficient values related to MoS2 were obtained only for tests conducted on rough surfaces and across the lay. For surfaces with plasticity index values greater than 1 and which are not formed films with good friction-reducing capabilities, such as the tests lubricated with base oil (free aditives), the friction coefficient does not depends on the surface roughness and lay direction. For the tests conducted with used engine oils, the friction coefficient values were similar to those obtained on tests lubricated with free additives oils, this could be related by MoDTC depletion in the lubricants as have been identified by different authors. Comparing the used oils contaminated with ethanol with the used oils contaminated with gasoline, higher oxidation was founded in the latter. Even if these differences in oil oxidation not meant differences friction, these may be important as more oxidesed oils can promote oxidative wear.

Superfícies anisotrópicas lisas e rugosas foram usadas para avaliar o efeito da rugosidade e da direção de acabamento na formação de MoS2 a partir de MoDTC em ensaios tribologicos lubrificados com óleos de motor completamente formulados. Igualmente foi avaliada a resposta de atrito de lubrificantes de motor usados em carros de passageiros e em testes de dinamômetro abastecidos com etanol (E100) e gasolina (E22). Encontrou-se que tanto a direção de acabamento quanto a rugosidade foram fundamentais na reação MoDTC - MoS2. A direção de acabamento influenciou na medida que carregamentos tangenciais geram respostas diferentes nos ensaios quando são realizados paralelos e perpendiculares às linhas de acabamento, dado que para os últimos apresenta-se maior deformação plástica das asperezas, o qual favorece a obtenção de superfícies livres de óxidos, que tem sido indicada como uma condição necessário para que aconteça a reação MoDTC - MoS2. Por esta razão os valores de coeficiente de atrito próprios da formação de MoS2 foram obtidos somente nas superfícies rugosas ensaiadas perpendiculares às marcas de acabamento. Para superfícies com valores de índice de plasticidade superiores a 1 e nos quais não são formados filmes com boas capacidades redutoras de atrito, como é o caso de ensaios realizados com óleos base (livres de aditivos), o coeficiente de atrito não depende da rugosidade e da direção de acabamento. Nos ensaios lubrificados com óleos usado, encontraram-se valores de coeficiente de atrito similares aos obtidos nas condições de lubrificação com óleo livres de aditivos, devido provavelmente à redução do MoDTC no lubrificante como tem sido identificado por diferentes autores. Quando foram comparados os óleos usados contaminados com etanol com os óleos usados contaminados com gasolina, encontrou-se maior oxidação nestes últimos. Mesmo que estas diferenças de oxidação dos óleos não significaram diferenças em termos de atrito, estas podem ser importantes na medida em que óleos mais oxidados podem favorecer o desgaste oxidativo. / Smooth and rough anisotropic surfaces were used to evaluate the influence of surface roughnesss and lay direction on the in-situ formation of MoS2 from MoDTC in tribological tests. Also, this work evaluated the friction response of engine lubricants which were used in passenger cars and dynamometer tests fueled both with ethanol (E100) and gasoline (E22). It was found that both the lay direction as the surface roughness were critical for the MoDTC -MoS2 reaction. The lay direction influence due to tangential loads generate different responses when tests were conducted along and across the lay, since the latter showed higher asperities plastic deformation , which favors free oxides surfaces, which has been indicated as a condition for the sequence by MoDTC formed MoS2. For this reason the friction coefficient values related to MoS2 were obtained only for tests conducted on rough surfaces and across the lay. For surfaces with plasticity index values greater than 1 and which are not formed films with good friction-reducing capabilities, such as the tests lubricated with base oil (free aditives), the friction coefficient does not depends on the surface roughness and lay direction. For the tests conducted with used engine oils, the friction coefficient values were similar to those obtained on tests lubricated with free additives oils, this could be related by MoDTC depletion in the lubricants as have been identified by different authors. Comparing the used oils contaminated with ethanol with the used oils contaminated with gasoline, higher oxidation was founded in the latter. Even if these differences in oil oxidation not meant differences friction, these may be important as more oxidesed oils can promote oxidative wear.

O desempenho dos pavimentos de concreto asfáltico depende das propriedades e proporções relativas dos seus principais componentes, ou seja, dos agregados minerais, do cimento asfáltico e do volume de vazios. O desempenho das misturas asfálticas de graduação densa é predominantemente influenciado pelas características de forma, angularidade e textura superficial dos agregados finos, que condicionam a estabilidade das misturas. O ensaio de Angularidade do Agregado Fino (FAA), adotado pelo Superpave para avaliar e quantificar a forma, a angularidade e a textura superficial das partículas, tem levantado muitas dúvidas quanto à sua adequabilidade. O objetivo deste trabalho é verificar se o ensaio FAA é capaz de classificar os agregados finos, identificando materiais com melhores condições para utilização em misturas asfálticas. Para tanto, são realizados, além de ensaios de angularidade do agregado fino, análise visual da forma, angularidade e textura superficial, ensaios de cisalhamento direto em amostras de agregado fino e ensaios Marshall em amostras de misturas asfálticas produzidas com diferentes agregados finos. Os resultados obtidos nas análises visuais indicam que o ensaio FAA não é capaz de separar os efeitos de angularidade e de forma das partículas. Os resultados dos ensaios de cisalhamento direto demonstram que um agregado fino com maior FAA não apresenta, necessariamente, uma maior resistência ao cisalhamento. Os resultados do ensaio Marshall também não demonstram correlação da estabilidade com os valores de FAA. Todos os resultados obtidos revelam que o ensaio FAA não é capaz de classificar adequadamente os agregados finos e, desta forma, não é capaz de identificar agregados que proporcionam misturas asfálticas com melhor desempenho / The performance of hot-mix asphalt (HMA) pavements depends on the properties and proportions of the major components, i.e., mineral aggregates, asphalt cement and air voids. The performance of dense asphalt mixtures is influenced mainly by fine aggregate characteristics, such as shape, angularity and surface texture. The Fine Aggregate Angularity test (FAA), adopted by Superpave to evaluate and quantify the shape, angularity and surface texture of fine aggregate particles, has lead a lot of doubts regarding its suitability. The objective of this work is to verify if the FAA test is really able to classify fine aggregates and identify the good ones to be used in asphalt mixtures. Thus, FAA test, visual analysis of shape, angularity and surface texture, direct shear test with samples of fine aggregates and Marshall test with samples of asphalt mixtures produced with different fine aggregates are performed. The results obtained in the visual analyses indicate that the FAA test is not able to separate the effects of angularity from the effects of shape. The results of the direct shear test demonstrate that a fine aggregate with a higher FAA doesn't present, necessarily, a larger shear strength. The values of the Marshall test doesn't demonstrate correlation between Marshall stability and FAA values. All the results show that the FAA test is not able to classify fine aggregates appropriately and, therefore, is unable to identify aggregates that provide mixtures with better performance

O desempenho dos pavimentos de concreto asfáltico depende das propriedades e proporções relativas dos seus principais componentes, ou seja, dos agregados minerais, do cimento asfáltico e do volume de vazios. O desempenho das misturas asfálticas de graduação densa é predominantemente influenciado pelas características de forma, angularidade e textura superficial dos agregados finos, que condicionam a estabilidade das misturas. O ensaio de Angularidade do Agregado Fino (FAA), adotado pelo Superpave para avaliar e quantificar a forma, a angularidade e a textura superficial das partículas, tem levantado muitas dúvidas quanto à sua adequabilidade. O objetivo deste trabalho é verificar se o ensaio FAA é capaz de classificar os agregados finos, identificando materiais com melhores condições para utilização em misturas asfálticas. Para tanto, são realizados, além de ensaios de angularidade do agregado fino, análise visual da forma, angularidade e textura superficial, ensaios de cisalhamento direto em amostras de agregado fino e ensaios Marshall em amostras de misturas asfálticas produzidas com diferentes agregados finos. Os resultados obtidos nas análises visuais indicam que o ensaio FAA não é capaz de separar os efeitos de angularidade e de forma das partículas. Os resultados dos ensaios de cisalhamento direto demonstram que um agregado fino com maior FAA não apresenta, necessariamente, uma maior resistência ao cisalhamento. Os resultados do ensaio Marshall também não demonstram correlação da estabilidade com os valores de FAA. Todos os resultados obtidos revelam que o ensaio FAA não é capaz de classificar adequadamente os agregados finos e, desta forma, não é capaz de identificar agregados que proporcionam misturas asfálticas com melhor desempenho / The performance of hot-mix asphalt (HMA) pavements depends on the properties and proportions of the major components, i.e., mineral aggregates, asphalt cement and air voids. The performance of dense asphalt mixtures is influenced mainly by fine aggregate characteristics, such as shape, angularity and surface texture. The Fine Aggregate Angularity test (FAA), adopted by Superpave to evaluate and quantify the shape, angularity and surface texture of fine aggregate particles, has lead a lot of doubts regarding its suitability. The objective of this work is to verify if the FAA test is really able to classify fine aggregates and identify the good ones to be used in asphalt mixtures. Thus, FAA test, visual analysis of shape, angularity and surface texture, direct shear test with samples of fine aggregates and Marshall test with samples of asphalt mixtures produced with different fine aggregates are performed. The results obtained in the visual analyses indicate that the FAA test is not able to separate the effects of angularity from the effects of shape. The results of the direct shear test demonstrate that a fine aggregate with a higher FAA doesn't present, necessarily, a larger shear strength. The values of the Marshall test doesn't demonstrate correlation between Marshall stability and FAA values. All the results show that the FAA test is not able to classify fine aggregates appropriately and, therefore, is unable to identify aggregates that provide mixtures with better performance

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandoNS_DISSERT.pdf: 5044327 bytes, checksum: 66e88407297dda873c6a6d882b6de312 (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / A batch of eighty-four coupons of low carbon steel were investigated at laboratory conditions under a corrosive, cavitative-corrosive (CO2) and corrosive-erosive (SiO2 + CO2) in an aqueous salt solution and two levels of temperature. The following measurements were made on Vickers (HV0,05, HV0,10, HV0,20) Microhardness tests at three levels of subsurface layer. A turbulent flow collided on the cylindrical sample, with and without mechanical stirring and gas bubbling, with and without fluid contamination by solid particles of SiO2, at two temperatures. Surface Roughness and Waviness, under two conditions "as received, after machining" and "after worn out", as well as gravimetric and electrochemical parameter were measured on the two opposite generatrices of each cylindrical sample, on the flow upstream (0?) and downstream (180?) by Profilometry, Mass Variation and Linear Polarization Resistance (LPR). The results of the Microhardness and Surface Texture of all coupons were subjected to statistical comparison, using the software Statgraphics? Centurion XVI, 95% statistical certainty, and significant differences were observed in some arrays of measurements. The corrosive wear rate measured by LPR and mass variation shown to be sensitive to the presence of bubbles and hydrodynamic fluctuations inside the cell, considering the temperature and contamination of corrosive fluid by solid particles. The main results of visual inspection relative to some topologies of the surface damages involving different mechanisms that were seen to give explanation for some fluctuations in wear rates of the steel experimentally investigated / Um lote de oitenta e quatro corpos-de-prova (CP) de a?o AISI 1018 foi investigado em laborat?rio sob solicita??es corrosivas, cavitativo-corrosivas (CO2) e erosivocorrosivas (SiO2+CO2) em meio aquoso salino e a duas temperaturas. Foram realizados ensaios de microdureza Vickers a tr?s n?veis de subsuperf?cie (HV0,05, HV0,10, HV0,20). Um fluxo agitado colidiu contra os CPs, em todas as condi??es de ensaio, sem e com agita??o mec?nica e borbulhamento de g?s, sem e com contamina??o do fluido por part?culas s?lidas de SiO2, nas duas temperaturas estudadas. A rugosidade e ondula??o superficial, nas condi??es como recebidos, ap?s usinagem e ap?s desgastados , bem como medi??es gravim?tricas e eletroqu?micas foram realizadas em duas geratrizes opostas de cada corpo-deprova, a montante (0?) e a jusante (180?), atrav?s das t?cnicas de perfilometria, varia??o m?ssica e resist?ncia de polariza??o linear (RPL). Os resultados da microdureza e da textura superficial em todos CPs foram submetidos ? compara??o estat?stica, utilizando-se o software Statgraphics? Centurion XVI e, com 95% de certeza estat?stica, diferen?as significativas foram observadas em alguns grupos de medidas. As medidas das taxas de desgaste corrosivo, por RPL e por varia??o m?ssica, demonstraram serem sens?veis ? presen?a de bolhas e ?s flutua??es hidrodin?micas no interior da c?lula, consideradas a temperatura e a contamina??o do fluido corrosivo por part?culas s?lidas. Apresentam-se, tamb?m, os principais resultados da inspe??o visual em que se evidenciam algumas topologias do dano superficial nas geratrizes a 0? e a 180?, involvendo diferentes mecanismos que foram presenciados, para justificar algumas flutua??es nas taxas de desgaste do a?o em estudo