Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-17T03:12:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343614.pdf: 7997559 bytes, checksum: b330f12007a7143b5fa503c8f99fcfd5 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os resultados satisfatórios do tratamento de transtornos da articulação do quadril por meio da artroplastia total têm permitido que seu uso seja estendido a pacientes mais jovens e ativos. Para o tipo de prótese total de quadril mais comumente utilizado (par metal-polietileno) o maior problema limitando o tempo de vida funcional do dispositivo é a soltura asséptica associada à osteólise resultante da reação do tecido biológico contra as partículas formadas pelo desgaste proveniente do contato entre o metal da cabeça femoral da prótese e o polietileno que reveste a fossa acetabular. A diminuição da geração de partículas de desgaste é um desafio do projeto mecânico e dos materiais que compõem o par tribológico. O presente trabalho visa aprofundar o entendimento do desgaste do par metal-polietileno através de ensaios experimentais em condições laboratoriais que simulam a marcha humana, também chamados ensaios tribológicos in vitro, e via simulações computacionais que associam medidas da solicitação mecânica do material com leis de perda de massa por desgaste. Neste sentido foi realizada a análise da morfologia superficial de próteses de cabeça femoral de aço inox e revestimento acetabular de polietileno de ultra alto peso molecular bem como a implementação de um modelo numérico para avaliação dos efeitos dos parâmetros geométricos sobre o desgaste das articulações artificiais. A avaliação experimental se deu em intervalos de 500 mil ciclos de marcha realizados em simulador de marcha humana em um total de 2 milhões de ciclos. Foram realizadas análises via microscopia ótica e via microscopia eletrônica por varredura. Os resultados apontam que as características superficiais dos pares são de fundamental importância para o comportamento das próteses com relação aos mecanismos de desgaste e os mecanismos de adesão, fadiga superficial e abrasão como mecanismos predominantes no processo. A avaliação numérica se deu com a realização de uma malha correspondente à real forma dos componentes acetabulares e com uma geometria adaptativa de acordo com o progresso do fenômeno de desgaste. Os resultados com informações sobre as características macro geométricas dos pares foram obtidos e pôde-se definir a relevância destes parâmetros para os ensaios realizados na presente pesquisa.<br> / Abstract : The satisfactory results obtained from the treatment of hip joint disorders by total arthroplasty have allowed its use to be extended to younger and active patients. For most commonly used hip prosthesis type (metal pair-polyethylene), aseptic loosening is the major problem limiting the life of the device. It is associated with the resulting osteolysis of the biological tissue reaction to particles formed by wear from contact between the metal femoral head prosthesis and polyethylene coated on the acetabular cavity. A challenge in the mechanical and materials design when making up the tribological pair is to decrease the generation of wear particles. This study aims to deepen the understanding of the pair metal-polyethylene wear through experimental tests in laboratory conditions simulating the human gait, also called tribological tests in vitro, and using computer simulations that combine mechanical stress measurements of material and wear laws. This work was performed in order to analyze the surface morphology of the femoral head prostheses stainless steel and ultra high molecular weight acetabular liner. A numerical model was also implemented to evaluate the effects of geometrical parameters on the artificial joints? wear. The experimental evaluation was performed on human gait simulator for a total of 2 million cycles, with intervals of 500 thousand cycles. Optical microscopy and electron microscopy by scanning were used for analyze the outcomes. The results showed that the surface characteristics of the pairs are of fundamental importance for the behavior of the prosthesis with respect to the wear mechanisms. The numerical evaluation was made using a mesh that corresponded to the actual shape of the acetabular component and an adaptive geometry, according to the progress of wear phenomenon. Results with information about the macro geometric characteristics of the pairs were obtained and it was possible to define the relevance of these parameters for the current work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-17T03:12:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343192.pdf: 2942271 bytes, checksum: ba0bd67769b2ca044a6a666e41c061c4 (MD5) Previous issue date: 2016 / Dentre os diversos tipos de lubrificantes sólidos, um grupo de materiais a base de carbono conhecidos como carbono tipo diamante, ou Diamond-like Carbon (DLC), tem se destacado nas últimas décadas por apresentar elevada resistência ao desgaste, além das propriedades autolu-brificantes. Em geral, estes filmes são aplicados sobre substratos de ele-vado suporte mecânico para garantir a integridade dos filmes durante os contatos tribológicos. Neste contexto, o Laboratório de Materiais da Uni-versidade Federal de Santa Catarina (LabMat/UFSC) desenvolveu o pro-cesso CH?® que permite a deposição de filmes de DLC sobre substratos de baixo suporte mecânico, devido a nitretação prévia da superfície. No presente trabalho avaliou-se a influência da topografia de substratos de aço SAE 1020 nitretados e revestidos com DLC pelo processo CH?® no desempenho tribológico. Para tanto, amostras foram preparadas em cinco condições de acabamento superficial, obtendo-se superfícies com rugosi-dade média quadrática entre 0,01 e 0,25 µm. As superfícies foram anali-sadas por microscopia eletrônica de varredura e interferometria óptica de luz branca, antes e após processo de nitretação e deposição de DLC. Ape-sar da diferença topográfica inicial, após o tratamento a plasma as condi-ções avaliadas puderam ser agrupadas em duas famílias com característi-cas topográficas semelhantes, nomeadas Rugosas e Lisas. A espessura dos filmes formados foi medida por metalografia, e não apresentou alte-ração com a variação da topografia do substrato. Da mesma maneira a dureza e módulo elástico, medidos via nano indentação, não apresentaram variação nas condições estudas. Além disto, a configuração das ligações químicas foi avaliada por espectroscopia Raman e os filmes formados se mostraram homogêneos. A adesividade das amostras foi avaliada por in-dentação Rockwell-C, entretanto os resultados foram inconclusivos. A avaliação do desempenho tribológico foi realizada através de testes de durabilidade com configuração de esfera sobre plano ao ar. Assim como observado na análise topográfica, as condições avaliadas também pude-ram ser classificadas em Rugosas e Lisas de acordo com os coeficientes de atrito e durabilidade observados. Coeficientes de atrito da ordem de 0,05 foram observados nas superfícies Lisas, cerca de 50% menor queviiiaqueles observados nas amostras Rugosas. Através de alterações no es-pectro Raman obtido nas pistas de desgaste foi possível evidenciar a for-mação de tribocamadas nas superfícies das superfícies Lisas, juntamente com as imagens de MEV e análises químicas por EDS, justificam a redu-ção no coeficiente de atrito. Em síntese, a topografia do substrato influên-cia significativamente na formação de tribocamadas e, consequente-mente, no desempenho tribológico de filmes de DLC.<br> / Abstract : Among the various types of solid lubricants, one group of carbon based materials known as Diamond-like Carbon (DLC), have been under the spotlight in the last decades due to have high wear resistance in addi-tion to the self-lubricating properties. In general, these films are applied over substrate that hold high mechanical support and therefore to assure the integrity of the DLC films during tribological contacts. Within this context, the Materials Laboratory (LabMat) from UFSC has developed the CH?® process, which allows the deposition of DLC films over soft metallic substrates, once the surfaces are nitrided prior to the deposition. The present study evaluated the influence of the topography of SAE 1020 steel substrates, which were nitrided and coated with DLC through the CH?® process, on the tribological performance of the components. To do so, samples were prepared in five surface finishing conditions, yielding with root mean square roughnesses (Sq) ranging from 0.01 to 0.25 µm. The surfaces were assessed through Scanning Electron Microscopy and White Light Optical iInterferometry before and after the nitriding and DLC deposition processes. Despite the initial topographical distinction between the conditions, the plasma surface treatment lead to two groups of samples with similar topographic features, named Rough and Smooth. The film thickness, which was measured by Optical Microscopy of metal-lographically prepared samples, is independent of surface topography. Likewise, no variation was observed in the hardness and the modulus. Furthermore, the configuration of the chemical bonds was evaluated through by Raman spectroscopy and the formed films were considered homogeneous. The adhesion of the samples was evaluated by Rockwell-C indentation however, the results were inconclusive. The tribological performance was assessed by durability tests on ball-to-plane tribotester in ambient air. As observed in the topographic analysis, the evaluated conditions were classified Rough and Smooth, according the measured friction coefficient and durability. Friction coefficients as low as 0.05 were observed for tribological system of the Smooth surfaces, about 50% lower than those measured on the Rough conditions. Due to changes inxthe Raman spectrum obtained from the wear scars, it was possible to iden-tify the formation tribofilms on the Smooth surfaces. In addition to the Raman analysis, SEM and EDS results supports the comprehension of the reduction of the friction coefficient measured on the Smooth samples. In summary, the substrate topography significantly influences tribofilms formation and tribological performance of DLC films.

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-07Bitstream added on 2015-04-09T12:48:06Z : No. of bitstreams: 1 000817132.pdf: 851137 bytes, checksum: e912d75616dc0496ca2afdbf7e4e1583 (MD5) / O incremento da renda brasileira aliado ao aumento da expectativa de vida, juntamente com outros fatores, propiciaram condições para a elevação da demanda por cirurgias de prótese de articulação total de quadril. A ausência de uma norma reguladora para a durabilidade mínima destas próteses fez surgir no mercado uma grande variedade de produtos que não atendem requisitos mínimos de uso, causando elevado número de cirurgias mal sucedidas e trazendo transtornos aos pacientes. Os ensaios para verificação da durabilidade das próteses realizados no território nacional utilizam, em sua maioria, equipamentos importados, com alto grau de sofisticação, tornando-os de custo elevado. Sendo o Sistema Único de Saúde (SUS) o maior adquirente destas próteses, torna-se inviável manter uma rotina de ensaios com a finalidade de avaliar a qualidade do produto a ser adquirido e oferecido aos pacientes. O projeto e montagem de um equipamento viável nas etapas de fabricação, operação e manutenção visa atender esta demanda com maior abrangência, proporcionando ensaios acessíveis. O atendimento das normas específicas, com alguns ajustes, viabilizou a operação do equipamento e as análises de exemplares de próteses, o que comprovou a viabilidade do projeto e o seu grau de atendimento a necessidade da realidade brasileira. Foi realizado um teste realizado com um conjunto protético por um período de 12 dias, totalizando 1 milhão de ciclos. Ao final obteve-se o desgaste da massa do componente acetabular em polímero, e calculou-se o fator de desgaste (K). O simulador apresentou funcionamento adequado, produziu o perfil da carga prescrita pela Norma Técnica e o fator de desgaste obtido foi considerado adequado / The increase of Brazilian income coupled with the increase in life expectancy, along with other factors, led to the conditions for the rise of demand for surgeries of total hip joint prosthesis. The absence of a regulatory standard for the minimum durability of these prostheses did arise on the market a great variety of products that do not meet minimum requirements of use, causing large numbers of unsuccessful surgeries and bringing patients disorders. The tests for verification of the durability of prosthetics carried out in national territory using, for the most part, imported equipment, with a high degree of sophistication, making them high cost. Being the Sistema Único de Saúde (SUS) the largest purchaser of these prostheses, it becomes impossible to maintain a routine tests in order to evaluate the quality of the product to be purchased and offered to patients. The design and assembly of a viable equipment in stages of manufacturing, operation and maintenance aims to meet this demand with greater scope, providing affordable tests. Meet the specific standards, with some adjustments, made the operation of the equipment and the analysis of specimens of prostheses, which proved the feasibility of the project and its degree of care the need of Brazilian reality. It was conducted a test performed with a prosthetic assembly for a period of 12 days, totalizingng 1 million cycles. At the end, it was obtained the mass wear of the acetabular component in polymer, and it has been calculated the wear factor (K). The simulator showed proper functioning, produced the prescribed load profile by Technic Norm and the wear factor obtained was considered appropriate

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-24Bitstream added on 2014-12-02T11:20:57Z : No. of bitstreams: 1 000799236.pdf: 4598199 bytes, checksum: 9b7bfe6f7386b9a80f1efdf6f577fae3 (MD5) / O aquecimento global e o meio ambiente são os temas mais preocupantes da atualidade. Com isso, inúmeras pesquisas estão em desenvolvimento a fim de encontrar meios para preservação dos mesmos de modo que as gerações futuras possam desfrutar da mesma qualidade de vida que temos hoje. Uma das grandes fontes de poluição são os óleos lubrificantes usados, por não serem biodegradáveis e possuírem uma alta toxidade, se descartados no meio ambiente de forma incorreta, podem acarretar sérios danos ambientais. A fim de minimizar esses impactos, cientistas se empenham no desenvolvimento de novos lubrificantes a base de óleos vegetais (biolubrificantes), que possuam as mesmas características tribológicas de um óleo de base mineral ou sintético. Com foco neste cenário, o presente trabalho teve como objetivo principal a construção de uma máquina simuladora de desgaste, onde se realizou ensaios em óleos vegetais com diferentes tipos de aditivos em sua composição, a fim de compará-los quanto ao seu desempenho no simulador. Analisando os óleos testados, o óleo de canola com 5% do aditivo de origem vegetal foi o que obteve o melhor desempenho com relação à redução da taxa de desgaste, chegando até 82,14% de redução. Porém, com o uso dos diferentes aditivos, o óleo de origem mineral obteve as menores taxas de desgaste superando todos os óleos testados. Os resultados finais obtidos demonstraram o grande potencial da utilização do óleo vegetal como biolubrificantes, desde que encontrada a sua concentração ideal de aditivos / Global warming and the environment are the most troubling issues now-a-days. Thus, many studies are being developed in order to find ways to preserve them so that future generations can enjoy the same quality of life we have today. One of the most sources of pollution are the used lubricating oils, for not being biodegradable and have a high toxicity, if discarded in the environment incorrectly, can cause serious environmental damage. With these thoughts the choice for environmentally friendly products is a concern that is part of day-to-day companies seeking sustainable development, minimizing wherever possible the environmental aggressions. In order to minimize these effects, scientists are engaged in developing new lubricants based on vegetable oils (biolubricants) having the same tribological characteristics of a mineral oil or synthetic base. For future besides reducing dependence on petroleum for the manufacture of lubricants, we are preserving the environment. With focus on this scenario, the work in question has as main objective the construction of a machine to simulate wear, for testing and tribological analyzes in vegetables oils with different types of additives in your composition in order to compare them as to their performance in the simulator. Analyzing all the oils, canola oil with 5% additive of vegetable origin presented the best performance regard to reducing of wear rate reaching 82.14% reduction. However, with the use of different additives, mineral oil obtained lower rates of wear overcoming all oils tested. The final results showed the great potential of using vegetable oil as bio-lubricants, since it found its ideal concentration of additives

o trabalho de Krim e Windom [Phys. Rev B 38, 12184(1988)], que revelou a natureza viscosa do atrito em escala atômica, gerou uma intensa atividade tanto teórica quanto experimental. Contudo, questões fundamentais ainda se matém em aberto com opor exemplo a relação entre o coeficiente de atrito viscoso e a topologia do substrato assim como a dependência com a temperatura do substrato. Neste trabalho apresentamos os resultados, obtidos usando dinâmica molecular, para um modelo unidimensional de um sistema adsorvato/substrato. Pesquisamos diferentes relações de comensuração entre o adsorvato e o substrato assim como também a dependência do coeficiente de atrito fonônico, Nph, com a temperatura. Para todas as configurações estudadas obtivemos que o coeficiente de atrito fonônico depende quadráticamente da amplitude de corrugação do substrato, mas tem uma dependência não trivial com a razão de comensuração adsorvato/substrato. O resultado mais impressionante é que para relações de comensuração entre 0.65 e 0.9 o atrito fonônico é muito fraco. Nosso resultados podem explicar as diferencias encontradas na literatura em relação à magnitude do atrito de origem eletrônico e o de origem fonônico.

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Vicente Afonso Ventrela / Banca: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Resumo: O aquecimento global e o meio ambiente são os temas mais preocupantes da atualidade. Com isso, inúmeras pesquisas estão em desenvolvimento a fim de encontrar meios para preservação dos mesmos de modo que as gerações futuras possam desfrutar da mesma qualidade de vida que temos hoje. Uma das grandes fontes de poluição são os óleos lubrificantes usados, por não serem biodegradáveis e possuírem uma alta toxidade, se descartados no meio ambiente de forma incorreta, podem acarretar sérios danos ambientais. A fim de minimizar esses impactos, cientistas se empenham no desenvolvimento de novos lubrificantes a base de óleos vegetais (biolubrificantes), que possuam as mesmas características tribológicas de um óleo de base mineral ou sintético. Com foco neste cenário, o presente trabalho teve como objetivo principal a construção de uma máquina simuladora de desgaste, onde se realizou ensaios em óleos vegetais com diferentes tipos de aditivos em sua composição, a fim de compará-los quanto ao seu desempenho no simulador. Analisando os óleos testados, o óleo de canola com 5% do aditivo de origem vegetal foi o que obteve o melhor desempenho com relação à redução da taxa de desgaste, chegando até 82,14% de redução. Porém, com o uso dos diferentes aditivos, o óleo de origem mineral obteve as menores taxas de desgaste superando todos os óleos testados. Os resultados finais obtidos demonstraram o grande potencial da utilização do óleo vegetal como biolubrificantes, desde que encontrada a sua concentração ideal de aditivos / Abstract: Global warming and the environment are the most troubling issues now-a-days. Thus, many studies are being developed in order to find ways to preserve them so that future generations can enjoy the same quality of life we have today. One of the most sources of pollution are the used lubricating oils, for not being biodegradable and have a high toxicity, if discarded in the environment incorrectly, can cause serious environmental damage. With these thoughts the choice for environmentally friendly products is a concern that is part of day-to-day companies seeking sustainable development, minimizing wherever possible the environmental aggressions. In order to minimize these effects, scientists are engaged in developing new lubricants based on vegetable oils (biolubricants) having the same tribological characteristics of a mineral oil or synthetic base. For future besides reducing dependence on petroleum for the manufacture of lubricants, we are preserving the environment. With focus on this scenario, the work in question has as main objective the construction of a machine to simulate wear, for testing and tribological analyzes in vegetables oils with different types of additives in your composition in order to compare them as to their performance in the simulator. Analyzing all the oils, canola oil with 5% additive of vegetable origin presented the best performance regard to reducing of wear rate reaching 82.14% reduction. However, with the use of different additives, mineral oil obtained lower rates of wear overcoming all oils tested. The final results showed the great potential of using vegetable oil as bio-lubricants, since it found its ideal concentration of additives / Mestre

O controle e a redução de atrito podem auxiliar na elaboração de estratégias de eficiência energética e na redução da emissão de dióxido de carbono (CO2). Apesar de existirem leis fenomenológicas bem estabelecidas para o atrito, não há uma definição da relação das propriedades macroscópicas/microscópicas com as propriedades fundamentais e nanoscópicas. O entendimento dessas correlações e dos mecanismos de dissipação de energia envolvidos no fenômeno de atrito podem ajudar no maior controle do coeficiente de atrito. Neste trabalho, o coeficiente de atrito de sistemas de óxidos na camada mais externa de ferro puro (99,99%) previamente nitretado são investigados visando encontrar relações entre as leis fenomenológicas, propriedades mecânicas e modelos teóricos envolvendo a dissipação energética via fônons. Para isso as amostras foram caracterizadas utilizando espectroscopia de emissão óptica de descarga luminescente (GD-OES), difração de raios X (DRX), tomografia de ponta atômica (APT), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de varredura por transmissão (STEM), nanoindentação e deslizamento unidirecional. Na caracterização experimental foi observada uma redução gradativa do coeficiente de atrito, a qual foi acompanhada por um aumento do teor de óxido na superfície. Apesar disso, essa tendência não foi observada na evolução das propriedades mecânicas. Logo, os cálculos teóricos baseados em mecanismos de dissipação fonônica aplicados para calcular o coeficiente de atrito representaram bem os valores experimentais. De forma geral, a mudança do coeficiente de atrito pode ser explicada mediante contribuições fonônicas, porém as forças de atrito do presente sistema não são totalmente determinadas por mecanismos fonônicos (sic). / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-11-20T19:05:37Z No. of bitstreams: 1 Tese Caren Machado Menezes.pdf: 4117143 bytes, checksum: bdf9c6981c075262a20f692e4bcab86e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-20T19:05:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Caren Machado Menezes.pdf: 4117143 bytes, checksum: bdf9c6981c075262a20f692e4bcab86e (MD5) Previous issue date: 2017 / Control and reduction of friction can help in the elaboration of strategies of energy efficiency and in the reduction of carbon dioxide (CO2) emission. Although there are well established phenomenological laws for friction, there is no definition of the relationship of macroscopic / microscopic properties to fundamental and nanoscopic properties. The understanding of these correlations as well the mechanisms of energy dissipation involved in the friction phenomenon can help in a greater control of the coefficient of friction. In this work, the coefficient of friction of oxide systems in the outermost layer of pure iron (99.99%) previously nitrided is investigated aiming to find relationships between the phenomenological laws, mechanical properties and theoretical models involving energy dissipation via phonons. For this purpose, samples were characterized using glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES), X-ray diffraction (XRD), atomic probe tomography (APT), scanning electron microscopy (SEM), transmission scanning electron microscopy (STEM), nanoindentation and unidirectional sliding. In the experimental characterization, a gradual reduction of the coefficient of friction was observed, which was accompanied by an increase of the surface oxide content. Despite this, the same trend was not observed in the evolution of the mechanical properties. Therefore, the theoretical calculations based on the mechanisms of phononic dissipation applied to calculate the coefficient of friction well represent the experimental values. In general, the change in the coefficient of friction can be explained by phononic contributions, but the frictional forces of the present system are not totally determined by phononic mechanisms (sic).

Made available in DSpace on 2015-07-23T02:03:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000472531-Texto+Completo-0.pdf: 4997837 bytes, checksum: 1590f79ac735e6692cd0c7dd643ff084 (MD5) Previous issue date: 2015 / The present study aims to evaluate the wear resistance of two different materials (SAE 1045 steels and SAE 52100) in different microstructure conditions without lubrification and using biodiesel (B100), biodiesel-diesel blend (B50) and commercial diesel fuel (B7). Two samples of each material were subjected to hardening heat treatment of quenching (temperature: 850 °C and cooled in water in SAE 1045 samples and temperature: 830°C cooled in oil in SAE 52100 steel samples) followed by tempering (300°C in samples of SAE 1045 steel and 100°C and 200°C in SAE 52100 steel samples to 100 ° C). It was obtained samples with four different hardness and different microstructure conditions (tempered martensite in steel SAE 1045 and tempered martensite with Chromium Carbide in steel SAE 52100). The experiments will be conducted in a pin-on-disk tribometer, with rotation of 300 RPM, 1,5kg load and 4400 m distance covered, according to the recommendations of ASTM G99-04, followed by the wear track surface hardness measurement and evolution of the samples wear surface with a Scanning Electron Microscope. At the end of the trials, there was a variation of wear resistance between different materials, different microstructures and different lubricants applied in the test. The results showed a tendency to decrease in wear tests with B100 biodiesel lubrication. / O presente trabalho tem por objetivo avaliar a resistência ao desgaste de dois diferentes materiais (três amostras de SAE 1045 e três amostras de aço SAE 52100) em diferentes condições microestruturais, sem lubrificação e com lubrificação (utilizando biodiesel B100, óleo diesel B50 e óleo diesel comercial B7). Duas amostras de cada material foram submetidas a tratamento térmico de têmpera (850°C resfriado em água nas amostras de SAE 1045 e 830°C resfriado em óleo nas amostras de aço SAE 52100) seguida de revenimento (100°C e 300°C nas amostras de SAE 1045 e 100°C e 200°C nas amostras de aço SAE 52100). Assim, foram obtidas amostras com quatro durezas diferentes e diferentes condições microestruturais (martensita revenida no aço SAE 1045 e martensita revenida com uma terceira fase prioritariamente de carbeto de cromo no aço SAE 52100). Os ensaios foram realizados em um tribômetro do tipo pino-sobre-disco, com rotação de 300 RPM, 1,5kg de carga e 4400m de distância percorrida, seguindo as recomendações da norma ASTM G99–04, medição da microdureza superficial da pista de desgaste e avaliação da superfície desgastada das amostras com um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). Ao final dos ensaios, observou-se a variação da resistência ao desgaste entre os diferentes materiais, diferentes microestruturas e diferentes lubrificantes aplicados no ensaio. Os resultados indicaram uma tendência de diminuição de desgaste nos ensaios realizados com lubrificação de biodiesel B100.

Orientador: Mauro Pedro Peres / Coorientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: José Geraldo Trani Brandão / Banca: Marcelos Sampaio Martins / Banca: Renata Aparecida Ribeiro Custódio / Banca: Henrique Martins Rocha / Resumo: O incremento da renda brasileira aliado ao aumento da expectativa de vida, juntamente com outros fatores, propiciaram condições para a elevação da demanda por cirurgias de prótese de articulação total de quadril. A ausência de uma norma reguladora para a durabilidade mínima destas próteses fez surgir no mercado uma grande variedade de produtos que não atendem requisitos mínimos de uso, causando elevado número de cirurgias mal sucedidas e trazendo transtornos aos pacientes. Os ensaios para verificação da durabilidade das próteses realizados no território nacional utilizam, em sua maioria, equipamentos importados, com alto grau de sofisticação, tornando-os de custo elevado. Sendo o Sistema Único de Saúde (SUS) o maior adquirente destas próteses, torna-se inviável manter uma rotina de ensaios com a finalidade de avaliar a qualidade do produto a ser adquirido e oferecido aos pacientes. O projeto e montagem de um equipamento viável nas etapas de fabricação, operação e manutenção visa atender esta demanda com maior abrangência, proporcionando ensaios acessíveis. O atendimento das normas específicas, com alguns ajustes, viabilizou a operação do equipamento e as análises de exemplares de próteses, o que comprovou a viabilidade do projeto e o seu grau de atendimento a necessidade da realidade brasileira. Foi realizado um teste realizado com um conjunto protético por um período de 12 dias, totalizando 1 milhão de ciclos. Ao final obteve-se o desgaste da massa do componente acetabular em polímero, e calculou-se o fator de desgaste (K). O simulador apresentou funcionamento adequado, produziu o perfil da carga prescrita pela Norma Técnica e o fator de desgaste obtido foi considerado adequado / Abstract: The increase of Brazilian income coupled with the increase in life expectancy, along with other factors, led to the conditions for the rise of demand for surgeries of total hip joint prosthesis. The absence of a regulatory standard for the minimum durability of these prostheses did arise on the market a great variety of products that do not meet minimum requirements of use, causing large numbers of unsuccessful surgeries and bringing patients disorders. The tests for verification of the durability of prosthetics carried out in national territory using, for the most part, imported equipment, with a high degree of sophistication, making them high cost. Being the Sistema Único de Saúde (SUS) the largest purchaser of these prostheses, it becomes impossible to maintain a routine tests in order to evaluate the quality of the product to be purchased and offered to patients. The design and assembly of a viable equipment in stages of manufacturing, operation and maintenance aims to meet this demand with greater scope, providing affordable tests. Meet the specific standards, with some adjustments, made the operation of the equipment and the analysis of specimens of prostheses, which proved the feasibility of the project and its degree of care the need of Brazilian reality. It was conducted a test performed with a prosthetic assembly for a period of 12 days, totalizingng 1 million cycles. At the end, it was obtained the mass wear of the acetabular component in polymer, and it has been calculated the wear factor (K). The simulator showed proper functioning, produced the prescribed load profile by Technic Norm and the wear factor obtained was considered appropriate / Doutor

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-05-30T23:20:44Z No. of bitstreams: 1 JulianaRicardoDeSouza_TESE.pdf: 14513350 bytes, checksum: 9e7d4d9cfe9132db18a4d5ee9940a771 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-01T23:23:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JulianaRicardoDeSouza_TESE.pdf: 14513350 bytes, checksum: 9e7d4d9cfe9132db18a4d5ee9940a771 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-01T23:23:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JulianaRicardoDeSouza_TESE.pdf: 14513350 bytes, checksum: 9e7d4d9cfe9132db18a4d5ee9940a771 (MD5) Previous issue date: 2015-06-05 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A estocagem de rejeitos de scheelita a ?c?u aberto? resultante da explora??o da mina Breju? da regi?o de Currais Novos, Rio Grande do Norte, Brasil, tem gerado, no per?odo 1960-2015, um forte passivo ambiental. O pol?mero politetrafluoretileno (PTFE) majora em sistemas de deslizamento e reduz significativamente custos de manuten??o, devido ?s suas excelentes propriedades mec?nicas, tais como baixo coeficiente de atrito (0,01< m <0,10) e limite de escoamento da ordem de 10 MPa. No entanto, apresenta elevadas taxas de desgaste (10-13 m2/N) e por despertar o interesse cient?fico e tecnol?gico nas ind?strias petroqu?mica e aeroespacial na forma de lubrificantes s?lidos, objetivou-se desenvolver comp?sitos polim?ricos com matriz de PTFE utilizando-se o rejeito de scheelita como carga, viabilizando tamb?m processos de remedia??o ambiental. O Rejeito de Scheelita foi caracterizado na condi??o como adquirido, atrav?s de an?lises de DRX, FRX, MEV, EDS, granulometria por Peneiramento e a Laser, registrando-se tra?os de tungst?nio e metais estrat?gicos igualmente importantes. O PTFE foi analisado por TGA, DSC, MEV, DRX, FRX. Para o desenvolvimento dos comp?sitos misturou-se mecanicamente os p?s de PTFE e Rejeito de Scheelita, devidamente preparados e pesados. Para moldagem por compress?o ? quente projetou-se um molde cil?ndrico de a?o acoplado a uma resist?ncia inseridos numa prensa hidr?ulica. Avaliaram-se o desempenho tribol?gico dos comp?sitos obtidos a partir de Rugosidade, Dureza, Molhabilidade, Absor??o ao impacto, Esclerometria, Pino Disco e Analise Morfol?gica. Os resultados indicam que a varia??o no teor de rejeito de scheelita influ?ncia nos resultados de rugosidade, dureza e absor??o ao impacto. Comp?sitos molhados com ?gua salina e destilada caracterizaram-se como hidrof?bicos, enquanto que os molhados com ?leo paraf?nico e naft?nico como oleof?licos. Correlacionando os resultados dos ensaios tribol?gicos e custos constatou-se que a composi??o de 20% de Rejeito de Scheelita apresentou a melhor planicidade, baixo consumo de energia de deforma??o espec?ficica (<0,30 J/mm3), a menor perda m?ssica (8x10-3g) e afundamento da pista (<0,4 ?m/km). / The storage scheelite tailings in the open air as a result of Breju? mine exploration, located near Currais Novos, Rio Grande do Norte, Brazil, between 1960 and 2015, a strong environmental passive. The polymer polytetrafluoroethylene (PTFE) outstands in sliding systems and significantly reduces maintenance costs, due to its excellent mechanical properties, such as low friction coefficient (0,01< ? <0,10) and yield limit to the order of 10MPa. However, it has high wear rates (10-13 m2/N) and for arousing scientific and technological interests at petrochemical and aerospace industry, in the form of solid lubricants, the target was to develop polymeric composites with a PTFE matrix using tailings of scheelite as charge, enabling also environmental remediation processes. The tailing of Sheelite was characterized in acquired conditions, through XRD, XRF, SEM, EDS, granulometry by screening and by laser, recording traces of tungsten and strategic metals equally important. The PTFE was analyzed by TG, DSC, SEM, XRD, XRF. To the composites development, powders of PTFE and tailings of sheelite were mechanically mixed, previously prepared and weighed. To hot compression molding, a designed cylindrical steel mould was coupled with a resistor and placed in a hydraulic press. The composite?s tribological performance was evaluated from roughness, hardness, wettability, impact absorption, sclerometry, pin on disc, and morphological analysis. The results show that the variation in the tailing of scheelite concentration influences the results of roughness, hardness and impact absorption. Wet composites with saline and distilled water were characterized as hydrophobic, and the ones wet with paraffenic and naphtenic oil, they acted oleophilic. Correlating the results of tribological tests and costs, it was found that the composition of 20% mineral filler showed better planeness, low specific deformation energy consumption (<0,30J/mm?), the lowest mass loss (8x10-4g) and trail shipwreck (<0,4?m/km).