Embreagens de prensas mecânicas, principalmente as de forja a quente se caracterizam por um intenso regime de trabalho com espaços muito curtos entre acionamentos. Muitas das embreagens apresentam desgaste acentuado obrigando a paradas frequentes para manutenção. Neste trabalho são discutidos os princípios de funcionamento de prensas excêntricas e os parâmetros de projeto de embreagens e freios. Pontos importantes são: o balanço entre torque de operação, número de inserções por minuto e a dissipação de calor. É feita uma breve revisão da literatura sobre compósitos, lonas e seu comportamento. Discute-se a diferença das premissas de projeto de uma lona automotiva e a lona para uso industrial com alto número de aplicações por minuto. Apresenta-se um pressuposto quanto ao processo de transmissão de calor na embreagem e o que influência no desgaste da mesma, relacionando-o com a pressão de contato. Nas manutenções se verificam resíduos (debris) diferentes sugerindo regimes diferentes de desgaste. Há um resíduo preto que caracteriza um regime severo de desgaste. Pode-se associar esse resíduo ao fenômeno da degradação da base polimérica que compõe a lona. A degradação da base polimérica é causada pela alta temperatura de operação dessas embreagens. Em ensaios simples de pino e disco consegue-se reproduzir desgaste das lonas, que comprova o observado na prática e as condições que isso ocorre. Finalmente são apresentadas sugestões para o dimensionamento das embreagens e cuidados necessários no projeto de freios e embreagens. / Mechanical press clutches, especially clutches for hot forging presses have a hard working cycle with a little time between engagements. Many of those clutches present a severe lining wear, needing frequent maintenance stops. This work is discusse, the basics of eccentric presses and the clutch design parameters. Important points are: the balance between operation torque, engagements per minute and heat dissipation. This also presents a short literature review regarding composites and linings. It is discussed the design baselines differences between automotive linings and this specific case. It is presented a hypothesis about the heat transfer process in the clutch and how its related with wear, associating it with the contact pressure. In maintenance it is found different kinds of wear debris, suggesting more than one wear regime. The black debris indicates a severe wear regime. This debris can be associated to the lining polymeric matrix degradation. The polymeric matrix degradation is caused by the high op eration temperatures in these clutches. Based on simple pin-on-disc tests can be obtained results that show what is practical observed and the conditions this occurs, proving the hypothesis. Finally are presented suggestions for clutch dimensioning and necessary project cares.

O meio corporativo, principalmente quando se trata de montadoras automotivas, é carente de conhecimento dos fatores que podem influenciar o processo de união entre pares tribológicos. Quando há um fim específico, como o tema deste trabalho: assegurar níveis de controle capazes de eliminar os riscos de uma vedação deficiente na câmara de combustão com custo mínimo, tal carência é ainda maior. O estudo da tribologia inerente à união entre cabeçote e bloco do motor diesel é fundamental para se compreender a que ponto é possível garantir a melhor estanqueidade possível, especialmente no que esteja relacionado ao processo rotineiro de aperto na linha de produção. Nesse sentido, a investigação proposta neste trabalho tem o claro objetivo de propor melhores condições técnicas de vedação ao caso particular da união entre cabeçote e bloco do motor de forma a eliminar / minimizar qualquer influência externa durante o aparafusamento do par supracitado. Adicionalmente, o conhecimento aqui exposto poderá ser difundido a muitas outras aplicações similares nas quais a fixação aparafusada está atrelada a funções que não apenas de fixação, podendo estas estarem inclusive em outros universos do produto, tais como motores, cabinas, eixos e transmissão. / The automobile corporate field has a lack of knowledge when the subject is related to tightening specific issues, especially regarding tribological studies. When there is a specific goal as this thesis theme: ensure all the control levels to eliminate sealing deficiency risks inside combustion chamber in a low investment cost, the needs are even higher. The tribological study between diesel engine block and its cylinder heads assembly is essential to comprehend what is necessary to have the best possible sealing, mostly when it\'s related to the routine on the assembly tightening process. Thinking on that, this work has the goal to propose the best condition on fastening technique that guarantees the sealing to any superficial topography roughness. Additionally, the acquired knowledge will be spread to other similar applications that are not unequally associated to bolted joints, but also in other vehicle universes, such as engines, cabs, axles and transmissions.

O desgaste de anéis de pistão e cilindro foi modelado através de um programa computacional que calcula as pressões hidrodinâmicas e de contato rugoso agindo nas superficies deslizantes de contato. Os valores previstos de desgaste são comparados com um ensaio em dinamometro de um motor diesel. / The wear of piston rings and cylinder liner was modelled through a computer code that calculates the hydrodynamic and roughness contact pressures acting in the contact surfaces. The predicted wear is compared with a 750 hours dynamometer test of a medium duty diesel engine

Neste trabalho foram conduzidos experimentos de laboratório no intuito de avaliar o efeito da textura superficial no desempenho de óleos lubrificantes aditivados e não aditivados. Os materiais envolvidos nos ensaios são referentes a materiais de anel e camisa de motores de combustão interna e as condições de superfície envolveram processamentos de lixamento e retífica, bem como texturização de microcavidades a laser. Os ensaios foram do tipo alternado, com regime limítrofe de lubrificação. Inicialmente foram feitas análises sobre a metodologia utilizada para o cálculo do coeficiente de atrito em ensaios alternados, mostrando que os valores fornecidos diretamente pelo equipamento (aqui chamados de coeficiente de atrito pico a pico) não foram efetivos para este estudo, pois apresentam alta dispersão entre as réplicas dos ensaios e não é representativo em termos de eficiência do tribossistema. Foram geradas microcavidades nas superfícies de alguns blocos de ferro-fundido mediante texturização a laser. Esta texturização gerou rebarbas que foram retiradas por um processo de lixamento. Com isso, uma parte dos resultados avaliou o efeito do lixamento nos parâmetros de rugosidade, no entanto que o processo acaba por aumentar os valores de raio de aspereza e reduzir a altura média dos picos. Por fim, ensaios com óleo sem aditivo tiveram formação de óxido em todas as condições de superfície, com pouca variação do coeficiente de atrito. Já nos ensaios com óleo aditivado, os resultados mostraram pouca influência das microcavidades e maior contribuição das características de picos (raio e altura) na formação de tribofilmes redutores de atrito (neste caso MoS2). / This work was conducted by experimental tests in order to evaluate the effect of surface texture on fully formulated oil and base-oil performance. In these tests, the materials were related to the piston ring and cylinder, in which surfaces were sanded, grounded and textured by laser. In addition, the tests were carried out by reciprocating movement and boundary conditions. A coefficient of friction study in reciprocating tests was performed, showing that peak-to-peak methodology does not represent properly the tribosystem efficiency. Burr was generated around the dimples (made by laser surface texturing), in which were removed by sanded process. The results showed that sanded process increased the peak radius and decreased the peak height. The results considering the base oil showed oxide formation on the surface in all the cases, occurring low variation of friction coefficient in the system. On the other hand, in the fully formulated oil results, the dimples had no influence on MoS2 formation; however, it was possible to see a strong relation with the radius and average height of the asperities.

Este trabalho apresenta uma metodologia experimental para investigar a relação entre taxas de desgaste abrasivo e dureza. Investigam-se os regimes moderado e severo de desgaste abrasivo em função da razão entre a dureza do abrasivo (HA) e a dureza do material desgastado (H). Foram realizados ensaios pino contra lixa, utilizando vidro como abrasivo em dois tamanhos, grana #80 e grana #240, e pinos com 3 mm de diâmetro sob força de 20 N. Os materiais ensaiados foram os aços AISI 1006 e AISI 52100, este último em diferentes condições metalúrgicas, e um ferro fundido branco de alto cromo, de composição eutética e matriz perlítica. Três tipos de resposta do sistema tribológico foram utilizadas para avaliar os regimes de desgaste: perda de massa, coeficiente de atrito e força de penetração do abrasivo. Determinaram-se as perdas de massa ao longo dos ensaios; o coeficiente de atrito medido por meio de célula de carga e a força de penetração com o uso de ensaios instrumentados de dureza estimando-se a profundidade máxima de penetração com base no parâmetro Rz. A partir das medidas de dureza, foi utilizado um parâmetro para incorporar os efeitos do comportamento elasto-plástico dos materiais, que considera a morfologia de impressão de dureza. Com este parâmetro, foi possível obter uma dureza denominada \"verdadeira\", que incorpora os efeitos de formação de bordas ou retração dos materiais. Verificou-se que os valores de resistência ao desgaste relativa não dependem do tamanho do abrasivo, mas que os valores de coeficiente de atrito dependem, sob regime severo de desgaste. Por sua vez, no regime moderado, os valores de coeficiente de atrito são independentes do tamanho do abrasivo. / This work presents an experimental methodology to investigate the relationship between abrasive wear rates and hardness. The mild and severe abrasive wear regimes are investigated in relation to the abrasive hardness-to-worn material hardness ratio (HA/H). Pin-against-paper tests were performed, using glass as abrasive material in two grain sizes, grit #80 and grit #240, and 3-mm diameter pins under 20 N of applied load. The tested materials were AISI 1006 e AISI 52100 steels, the last one in different metallurgical conditions, and a high-chromium white cast iron, with eutetic composition and pearlitic matrix. Three kinds of tribological system responses were used to evaluate the wear regimes: mass loss, friction coefficient and load of penetration of abrasive. Mass losses were determined along testing time; friction coefficient was determined by means of load cell and the load of penetration using instrumented hardness test, selecting the maximum depth penetration based on the Rz roughness parameter. From hardness measurements, a parameter was used to incorporate the elastic-plastic behavior of materials, which consider the indentation hardness morphology. Using this parameter, it was possible to obtain a kind of hardness called \"true\", which incorporate the pilling-up and sinking-in effects. It has been demonstrated that the relative abrasive resistance is not dependent of the abrasive particle size, but the friction coefficient values change, under severe wear regime. On the other hand, under mild regime, the friction coefficient values are independent of the abrasive particle size.

Tratamentos termoquímicos são processos utilizados pela indústria em componentes de sistemas mecânicos com o intuito de melhorar as suas propriedades superficiais, em especial o desempenho em desgaste. Esses sistemas são utilizados em conjunto com lubrificantes em máquinas e equipamentos dos mais variados tipos. Normalmente os lubrificantes mais usados em função do seu bom desempenho, são de base mineral. Entretanto, há vários estudos propondo o uso de lubrificantes de base vegetal mas pouco se conhece da interação da superfície com esses biofluidos. Sendo assim é importante se identificar como uma superfície tratada ou não, irá interagir com os diferentes tipos de lubrificantes. Dentro deste escopo, este trabalho se propõe a comparar a resposta tribológica de superfícies tratadas termoquimicamente ou não quando lubrificada com biofluidos e com óleos derivados de petróleo. O estudo foi realizado por meio do método \"ball-cratering test\". Como corpos de prova, foram utilizados pastilhas de aço AISI 4140 submetidas aos tratamentos termoquímicos de nitretação e nitrocementação e também sem tratamento além de partilhas de aço LN28 cementadas, como contracorpo foi utilizado uma esfera de aço AISI 52100 adquiridas comercialmente. Três tipos de óleos lubrificantes foram utilizados: óleo mineral, óleo de mamona e óleo de soja epoxidado. Com intuito de analisar os resultados obtidos nestes ensaios, foi calculado o volume desgastado de material nas amostras, e após a realização destes ensaios foi analisada a superfície dos corpos de prova em microscópio óptico, MEV e AFM. Foi medida também a molhabilidade dos lubrificantes nas superfícies estudadas. Os materiais submetidos a tratamento termoquímico apresentaram um melhor desempenho tribológico na maioria dos testes. Assim também, o óleo mineral, que apesar de possuir uma viscosidade inferior aos óleos vegetais utilizados, apresentou um melhor desempenho devido as propriedades inerentes a este tipo de lubrificante. / Thermochemical processes are used in the industry to improve the surface properties of the components of mechanical systems. In such systems lubrication are very important as well. Most common lubricants are mineral oil based but there are several studies analyzing performance of lubricants formulated from vegetable oils. However there are few studies about the interaction between surface and biofluids. It is important to know the behavior of the modified surface by thermochemical treatments interacting with different lubricants. In order to address this subject this study proposed to compare tribological behavior of surfaces modified by thermochemically and not modified when different lubricants are acting in the surface. Lubricants used were vegetable based (castor oil and epoxidized soybean oil) and mineral based (paraffinic oil). Tribological studies were performed by ball cratering test using samples from SAE 4140 submitted to nitriding and nitrocarburizing against AISI 52100 spheres. It was also tested samples from carburized LN 28 steel. Worn volume were calculated and characterization of the crater after test were made using SEM and AFM. Wetting was also measured for the different surface condition and lubricants. Results showed better performance of the modified surfaces using mineral oil as lubricant despite their lower viscosities.

A indústria automotiva exige produtos que trabalhem em condições extremas. O desenvolvimento de componentes é uma ação de aperfeiçoar os motores de combustão interna para que atinjam a vida requerida com níveis de desgaste aceitáveis, respeitando os limites legais de operação, como por exemplo, valores de emissões de poluentes. Diante dessas exigências, se faz necessário estudar componentes considerados críticos que conhecidamente influenciam no desempenho do motor. A tribologia do par válvula e sede de válvula de admissão é um importante conjunto que se deve ter atenção quanto ao seu desgaste, visto que pode influenciar na degradação do motor quanto aos parâmetros de emissões de poluentes e requisitos operacionais de manutenção e de vida do produto. O objetivo foi avaliar o comportamento do par tribológico, válvula e sede de válvula de admissão, submetidos a ensaios em dinamômetro e veiculares (condições reais de operação), quanto ao nível e tipo de desgaste ocorrido no par. Os resultados obtidos foram correlacionados com os requisitos de desempenho legais e operacionais de um motor ciclo diesel, como também foi realizada a caracterização do tipo de desgaste ocorrido no par tribológico e comparada com a literatura específica. Com base nos resultados, concluiu-se que ocorreu uma excelente compatibilidade entre a válvula e a sede da válvula de admissão; o nível de desgaste não prejudicou o desempenho do motor e as emissões de poluentes; o par tribológico atendeu aos requisitos de trabalho extremos, como operação em altas temperaturas e pressão de combustão com baixas taxas de desgaste; e os tipos de desgastes observados foram classificados como desgaste adesivo e sinais de deformação plástica. / Automotive industry demands products that work under extreme conditions. The development of components for internal combustion engines is an action to improve this product, so that it reaches the required life with acceptable levels of wear and respecting the legal operating limits, such as values of emission pollutants. In view of these requirements, it is necessary to study components considered critical, which are known to influence the performance of the engine. So within this universe the tribology of the intake valve and valve seat insert is an important set, that must receive attention to its wear and consequently its influence to the engine degradation in the parameters of emission pollutants and performance related to the operational maintenance requirements and life of the product. The aim of this work is to evaluate the behavior of the tribological intake pair, valve and valve seat insert, submitted to dynamometer and vehicular tests (real operating conditions), regarding the level and type of wear occurred in the pair. The results were compared with legal and operational performance requirements of a diesel cycle engine, as well as the characterization of the wear type occurred in the tribological pair, with the related literature. Based on the results it was concluded that there was excellent compatibility between the valve and the valve seat material; the wear level did not impar the engine performance and emissions of pollutants; the tribological pair meeting extreme work requirements, such as high temperature operation and combustion pressure while maintaining low wear rates. The wear types observed were classified as adhesive wear and slight signs of shear strain wear.

Embreagens de prensas mecânicas, principalmente as de forja a quente se caracterizam por um intenso regime de trabalho com espaços muito curtos entre acionamentos. Muitas das embreagens apresentam desgaste acentuado obrigando a paradas frequentes para manutenção. Neste trabalho são discutidos os princípios de funcionamento de prensas excêntricas e os parâmetros de projeto de embreagens e freios. Pontos importantes são: o balanço entre torque de operação, número de inserções por minuto e a dissipação de calor. É feita uma breve revisão da literatura sobre compósitos, lonas e seu comportamento. Discute-se a diferença das premissas de projeto de uma lona automotiva e a lona para uso industrial com alto número de aplicações por minuto. Apresenta-se um pressuposto quanto ao processo de transmissão de calor na embreagem e o que influência no desgaste da mesma, relacionando-o com a pressão de contato. Nas manutenções se verificam resíduos (debris) diferentes sugerindo regimes diferentes de desgaste. Há um resíduo preto que caracteriza um regime severo de desgaste. Pode-se associar esse resíduo ao fenômeno da degradação da base polimérica que compõe a lona. A degradação da base polimérica é causada pela alta temperatura de operação dessas embreagens. Em ensaios simples de pino e disco consegue-se reproduzir desgaste das lonas, que comprova o observado na prática e as condições que isso ocorre. Finalmente são apresentadas sugestões para o dimensionamento das embreagens e cuidados necessários no projeto de freios e embreagens. / Mechanical press clutches, especially clutches for hot forging presses have a hard working cycle with a little time between engagements. Many of those clutches present a severe lining wear, needing frequent maintenance stops. This work is discusse, the basics of eccentric presses and the clutch design parameters. Important points are: the balance between operation torque, engagements per minute and heat dissipation. This also presents a short literature review regarding composites and linings. It is discussed the design baselines differences between automotive linings and this specific case. It is presented a hypothesis about the heat transfer process in the clutch and how its related with wear, associating it with the contact pressure. In maintenance it is found different kinds of wear debris, suggesting more than one wear regime. The black debris indicates a severe wear regime. This debris can be associated to the lining polymeric matrix degradation. The polymeric matrix degradation is caused by the high op eration temperatures in these clutches. Based on simple pin-on-disc tests can be obtained results that show what is practical observed and the conditions this occurs, proving the hypothesis. Finally are presented suggestions for clutch dimensioning and necessary project cares.

Este trabalho apresenta uma metodologia experimental para investigar a relação entre taxas de desgaste abrasivo e dureza. Investigam-se os regimes moderado e severo de desgaste abrasivo em função da razão entre a dureza do abrasivo (HA) e a dureza do material desgastado (H). Foram realizados ensaios pino contra lixa, utilizando vidro como abrasivo em dois tamanhos, grana #80 e grana #240, e pinos com 3 mm de diâmetro sob força de 20 N. Os materiais ensaiados foram os aços AISI 1006 e AISI 52100, este último em diferentes condições metalúrgicas, e um ferro fundido branco de alto cromo, de composição eutética e matriz perlítica. Três tipos de resposta do sistema tribológico foram utilizadas para avaliar os regimes de desgaste: perda de massa, coeficiente de atrito e força de penetração do abrasivo. Determinaram-se as perdas de massa ao longo dos ensaios; o coeficiente de atrito medido por meio de célula de carga e a força de penetração com o uso de ensaios instrumentados de dureza estimando-se a profundidade máxima de penetração com base no parâmetro Rz. A partir das medidas de dureza, foi utilizado um parâmetro para incorporar os efeitos do comportamento elasto-plástico dos materiais, que considera a morfologia de impressão de dureza. Com este parâmetro, foi possível obter uma dureza denominada \"verdadeira\", que incorpora os efeitos de formação de bordas ou retração dos materiais. Verificou-se que os valores de resistência ao desgaste relativa não dependem do tamanho do abrasivo, mas que os valores de coeficiente de atrito dependem, sob regime severo de desgaste. Por sua vez, no regime moderado, os valores de coeficiente de atrito são independentes do tamanho do abrasivo. / This work presents an experimental methodology to investigate the relationship between abrasive wear rates and hardness. The mild and severe abrasive wear regimes are investigated in relation to the abrasive hardness-to-worn material hardness ratio (HA/H). Pin-against-paper tests were performed, using glass as abrasive material in two grain sizes, grit #80 and grit #240, and 3-mm diameter pins under 20 N of applied load. The tested materials were AISI 1006 e AISI 52100 steels, the last one in different metallurgical conditions, and a high-chromium white cast iron, with eutetic composition and pearlitic matrix. Three kinds of tribological system responses were used to evaluate the wear regimes: mass loss, friction coefficient and load of penetration of abrasive. Mass losses were determined along testing time; friction coefficient was determined by means of load cell and the load of penetration using instrumented hardness test, selecting the maximum depth penetration based on the Rz roughness parameter. From hardness measurements, a parameter was used to incorporate the elastic-plastic behavior of materials, which consider the indentation hardness morphology. Using this parameter, it was possible to obtain a kind of hardness called \"true\", which incorporate the pilling-up and sinking-in effects. It has been demonstrated that the relative abrasive resistance is not dependent of the abrasive particle size, but the friction coefficient values change, under severe wear regime. On the other hand, under mild regime, the friction coefficient values are independent of the abrasive particle size.

O desgaste de anéis de pistão e cilindro foi modelado através de um programa computacional que calcula as pressões hidrodinâmicas e de contato rugoso agindo nas superficies deslizantes de contato. Os valores previstos de desgaste são comparados com um ensaio em dinamometro de um motor diesel. / The wear of piston rings and cylinder liner was modelled through a computer code that calculates the hydrodynamic and roughness contact pressures acting in the contact surfaces. The predicted wear is compared with a 750 hours dynamometer test of a medium duty diesel engine