A otimização da formulação do óleo lubrificante empregado em motores de combustão interna é uma importante maneira de se reduzir o atrito e assim aumentar a eficiência energética. É também uma forma de assegurar proteção ao sistema, mantendo a taxa de desgaste em um nível adequado. O óleo de motor é uma mistura de óleos básicos selecionados com aditivos, entre os quais podem ser encontrados os modificadores de atrito, que são compostos com capacidade de aderir às superfícies metálicas, proporcionando melhoria da lubrificação em condições mista e limítrofe. O dialquilditiocarbamato de molibdênio (MoDTC) está entre os mais importantes redutores de atrito empregados em óleos lubrificantes. Ésteres sintéticos podem ser usados como óleos básicos em algumas formulações. Visto que ésteres são mais polares que hidrocarbonetos, essas moléculas podem atuar modificando propriedades do óleo na região próxima à superfície metálica. Podem também interferir com filmes adsorvidos, limitando sua efetividade. O objetivo do trabalho é a comparação dos efeitos do MoDTC em diferentes misturas contendo hidrocarboneto e éster. Para isso, formulações lubrificantes contendo uma polialfaolefina, um diéster e um aditivo à base de MoDTC foram preparadas, caracterizadas e ensaiadas em tribômetro oscilatório SRV usando configuração esfera-disco. Foram empregadas esferas de aço AISI 52100 e discos de aço AISI H13. Foi estudada a influência da variação da temperatura e da força normal aplicada. Empregando-se mistura de hidrocarboneto e éster como lubrificante, o aumento da temperatura causou leve aumento do coeficiente de atrito. Em ausência de MoDTC, a presença de éster aumentou a capacidade de suportação de carga das formulações. Os testes com óleos contendo MoDTC foram marcados pela ocorrência de dois fenômenos: ativação e depleção do aditivo. Estes fenômenos se mostraram dependentes da carga normal e da composição do óleo. O efeito de redução do atrito pelo MoDTC tende a ser menos duradouro com óleos mais ricos em éster e em condições de carregamento mais severo. O comportamento tribológico do éster em mistura com polialfaolefina, medido através do coeficiente de atrito, seguiu a isoterma de adsorção de Frumkin, com alguma atração entre as moléculas do éster, e energia livre da ordem de -4 kJ/mol, típica de fisissorção. Óleos envelhecidos artificialmente foram testados e não apresentaram diferenças significativas com relação aos mesmos óleos novos. A adição de etanol aos óleos envelhecidos causou uma leve diminuição no coeficiente de atrito a 40 °C; tal efeito não foi perceptível em temperaturas mais altas, provavelmente devido à perda por evaporação do álcool. / The optimization of the lubricant oil formulation used in internal combustion engines is an important way of reducing friction, thus increasing energetic efficiency. It is also a way of protecting the system, maintaining wear rate in an adequate level. The engine oil is a blend of selected base oils with additives, amongst which are the friction modifiers substances able to adhere to the metal surfaces, thus providing better lubrication at the mixed and boundary regimes. Molybdenum dialkyldithiocarbamate (MoDTC) is amongst the most important friction reducers used in lubricant oils. Synthetic esters may be employed as base oils in some formulations as well. Given that esters are more polar than hydrocarbons, these molecules can actuate by modifying oil properties in the near-surface region. They can also interfere with adsorbed films, preventing their effectiveness. The objective of this work is the comparison of the effects of MoDTC in different mixtures containing hydrocarbon and ester. With this aim, lubricating formulations containing a polyalphaolefin, a diester and a MoDTC-based additive were prepared, characterized and tested in a reciprocating SRV tribometer using ball-on-disc configuration. AISI 52100 steel balls and AISI H13 steel discs were employed. The influences of the temperature and of the normal load were both studied. Employing a mixture of hydrocarbon and ester as lubricant, a higher temperature caused a slightly higher coefficient of friction in the lubricant free of additive. In the absence of MoDTC, the ester increased the load-carrying capacity of the lubricant formulations. Tests with MoDTC-containing oils were characterized by two phenomena: activation and depletion of the additive. These phenomena showed to be dependent on the normal load and on the oil composition. The MoDTC friction reducing effect tends to be less sustainable with higher ester concentrations and at higher loads. The tribological behavior of the ester in the presence of polyalphaolefin, as measured by the coefficient of friction, followed the Frumkin adsorption isotherm, with some attraction between ester molecules, and free energy in the order of -4 kJ/mol, typical of physisorption. Artificially aged oils were tested and did not show differences when compared with the results of the fresh oils. Adding ethanol to the aged oils caused a slightly reduction in the coefficient of friction at 40 °C, but this effect was not observed at higher temperatures, probably due to evaporation loss of the alcohol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-23122014-152226 |
| Date | 14 March 2014 |
| Creators | Eduardo Dominguez Trindade |
| Contributors | Amilton Sinatora, Isabel Correia Guedes, Antonio Eduardo Meirelles Tomanik |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Mecânica, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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