O presente trabalho propõe uma metodologia para o cálculo da vida e do coeficiente de segurança à fadiga, ou fatigue factor, para mancais hidrodinâmicos, mais comumente chamados de bronzinas. A metodologia proposta é confrontada com os resultados de um teste de fadiga dos referidos componentes, no qual se determina o limite de resistência à fadiga, ou endurance limit, pela análise estatística dos dados. Utilizou-se para tanto o método Staircase. Tal confrontação de resultados possibilita não só a validação experimental da metodologia proposta para a condição do teste efetuado, como também a proposição de futuros estudos com a finalidade de se estender o uso da metodologia não somente para bronzinas fabricadas com outros materiais, como também para a previsão da fadiga na condição de operação dos motores de combustão interna automotivos e também sua utilização em outros componentes mecânicos, como por exemplo molas de suspensão, desde que trabalhem em regime elástico. / The present work proposes a calculation methodology to predict the fatigue life as well as the fatigue safety factor, called fatigue factor, for the plain bearings. The proposed methodology is confronted with the results of a bearings fatigue test, performed to determine the endurance limit with the Staircase statistical analysis method. The results confrontation experimentally validates the proposed methodology, for the performed tests condition. Future studies are proposed to extend the methodology validation not only to bearings made with different materials, but also to predict fatigue on bearings under operation conditions of automotive internal combustion engines and its usage to other mechanical components under linear elastic behavior, such as suspension springs.

O presente trabalho propõe uma metodologia para o cálculo da vida e do coeficiente de segurança à fadiga, ou fatigue factor, para mancais hidrodinâmicos, mais comumente chamados de bronzinas. A metodologia proposta é confrontada com os resultados de um teste de fadiga dos referidos componentes, no qual se determina o limite de resistência à fadiga, ou endurance limit, pela análise estatística dos dados. Utilizou-se para tanto o método Staircase. Tal confrontação de resultados possibilita não só a validação experimental da metodologia proposta para a condição do teste efetuado, como também a proposição de futuros estudos com a finalidade de se estender o uso da metodologia não somente para bronzinas fabricadas com outros materiais, como também para a previsão da fadiga na condição de operação dos motores de combustão interna automotivos e também sua utilização em outros componentes mecânicos, como por exemplo molas de suspensão, desde que trabalhem em regime elástico. / The present work proposes a calculation methodology to predict the fatigue life as well as the fatigue safety factor, called fatigue factor, for the plain bearings. The proposed methodology is confronted with the results of a bearings fatigue test, performed to determine the endurance limit with the Staircase statistical analysis method. The results confrontation experimentally validates the proposed methodology, for the performed tests condition. Future studies are proposed to extend the methodology validation not only to bearings made with different materials, but also to predict fatigue on bearings under operation conditions of automotive internal combustion engines and its usage to other mechanical components under linear elastic behavior, such as suspension springs.

Orientador: Prof. Dr. Daniel Zanetti de Florio / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / Motores a combustão flexíveis foram desenvolvidos para diversificar a utilização de combustíveis para a indústria da mobilidade, com o intuito de trazer benefícios econômicos, ganho em sustentabilidade e redução do impacto ambiental. Tal diversificação tem proporcionado o desenvolvimento de linhas de pesquisa que aperfeiçoem essa utilização, através de incentivo fiscal do governo, bem como injeção de recursos da indústria nas universidades como, por exemplo, o programa Inovar Auto. Dentre os novos combustíveis está o etanol que devido às suas características físico-químicas, como a sua pressão de vapor traz vantagens como ganho de torque e potência e desvantagens como aumento de desgaste e corrosão dos componentes metálicos a ele expostos. As bronzinas são partes de base metálica que promovem a redução do contato metal-metal entre as principais peças de um motor como bloco, virabrequim e biela, além de permitirem uma melhor hidrodinâmica do óleo lubrificante, aumentando a vida útil do motor. Significativamente expostas ao ambiente etanol, óleo, gases e água, as mesmas são suscetíveis ao fenômeno de corrosão. Análise de corrosão por espectroscopia de impedância eletroquímica é um método conhecido na literatura e motivou a caracterização eletroquímica de componentes cíclicos metálicos de motores, através da obtenção de espectros de impedância para três diferentes recobrimentos em bronzinas, expostos sistematicamente a condicionamentos e envelhecimentos, variando-se temperatura, tempo de exposição em mistura óleo e etanol comuns. Dentre os três recobrimentos está uma proposta cerâmica a partir de óxido de boro depositado por uma técnica comum denominada slurry, apresentada na literatura aeroespacial com vantagens tribológicas. As medições foram feitas em solução aquosa de cloreto de sódio a 0,1 M, utlizando-se um eletrodo de referência de prata e cloreto de prata, um eletrodo de medição de platina como contra eletrodo e um eletrodo de trabalho com amostras de aço embutidas e recobertas com três diferentes superfícies; metálica (VW1), polimérica (P1) e cerâmica (C1), dispostos em uma célula ligada a um impedancímetro e a um potenciostato de marca Solartron. A intersecção do semicírculo do espectro com o eixo das abcissas ou parte real da impedância, Z¿ é conhecida como resistência de polarização Rp. Da literatura sabe-se que esta grandeza é proporcional ao inverso da corrente e taxa de corrosão da superfície do eletrodo de trabalho. A obtenção desta variável pode ser feita através de aproximações, com modelos de circuitos equivalentes RC, que calculam as resistências e capacitâncias destes circuitos. A partir do tratamento dos dados acima descritos, foi possível estabelecer três diferentes tendências de comportamento da taxa de corrosão ao longo do tempo de exposição ao meio etanol mais óleo, a saber: amostra de superfície metálica tipo VW1 apresentou corrosão dinâmica e controlada com taxa de corrosão decrescente ao longo do tempo; amostra polimérica tipo P1 apresentou também redução da taxa de corrosão por passivação ao longo do tempo após penetração da camada polimérica e; amostra cerâmica de óxido de boro tipo C1 apresentou maior redução da taxa de corrosão ao longo do envelhecimento em óleo e etanol. / Flex fuel combustion engines were developed to diversify the use of fuels for the mobility industry, in order to bring economic benefits gain in sustainability and environment impact reduction. Such diversification has permitted the research line development which optimizes this use through government incentive as well as fund injection in universities such as Inovar Auto program. Ethanol is among the new fuels, which due to its physical-chemical characteristics (vapor pressure) presents advantages as power and torque and disadvantages, as waste increase and corrosion of the exposed metal components. The bearings are parts made of metal that promote the metal-metal contact reduction among the main engine parts like cylinder block, cranckshaft and connecting rods. Besides, they allow better hydrodynamics of the lubrication oil increasing the duration of a flex combustion engine. Exposed to the ethanol, oil, gases and water environment these bearings are prone to corrosion phenomenon. The corrosion analysis by impedance spectroscopy corrosion is a method known in the literature and has motivated the electrochemical characterization of metal cyclic components by obtaining impedance spectra for three different recovering in bearings. The third type of recovering was developed through bore oxide produced by slurry coating techniques, which was presented on a aerospacial research publication with tribologic gain. These are systematically exposed to conditionings and aging while varying temperature, exposure time and rotation of oil and ethanol common mixtures. The measurements were made on aquous solution of NaCl 0,1 M through a reference silver and silver cloride eletrode, a platine counter eletrode and the work eletrode with samples of the three different bearings surface, metallic (VW1), polymeric (P1) and ceramic (C1) all assembled in a eletrochemistry cell, switched to a potenciostat and an impedancimeter, both by Solartron. The intersection of the semicircle spectra with "X" axle or real part of the impedance Z¿ is known as polarization resistance Rp. From the bibliography review it is known that this resistance is proportional to the inverse of corrosion rate on the surface of the working electrodes. The obtention of this variable could be done through approximation of RC circuit models, which calculate the resistances and the capacitances. Through data treatment it was possible to establish three different tendencies of corrosion rate behavior during ethanol and oil exposure time: Metallic surface sample type VW1 presented dynamic controlled with descending corrosion rate during the aging processes. Polymeric recovery sample type P1 also presented reduction of corrosion rate after penetration of the polymeric recovering e less during the aging processes. Ceramic recovery sample type C1 presented major reduction of corrosion during the aging on oil plus ethanol.