Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-03-01T04:04:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / A lubrificação fluida é um ramo da tribologia bastante desenvolvido devido às inúmeras aplicações nos mais diferentes segmentos industriais. O regime de lubrificação limite é responsável por significativa parcela de perdas por atrito e desgaste em sistemas lubrificados. Por esse motivo, os óleos lubrificantes possuem aditivos em suas formulações para que os mesmos reajam com as superfícies em contato e movimento relativo para gerar tribofilmes antidesgaste na região do contato. Os aditivos possuem em sua composição química elementos como fósforo e enxofre que em grandes concentrações podem trazer danos à saúde humana e ao meio ambiente. Consequentemente, legislações cada vez mais severas pressionam para redução, ou até mesmo eliminação desses aditivos nos lubrificantes. Os DLC são revestimentos a base de carbono amorfo que possuem além de alta dureza e estabilidade eletroquímica, propriedades autolubrificantes. Portanto, os DLC possuem grande potencial para redução dos aditivos nos óleos, principalmente em regimes de lubrificação limite. Diversos estudos já foram conduzidos nesse sentido, contudo, a grande maioria deles utiliza óleos e aditivos da indústria automotiva de elevada viscosidade. É exatamente nesse ponto que o presente trabalho exerce grande avanço, pois avaliou o desempenho tribológico do DLC (a-C:H) em um cenário típico da indústria de compressores herméticos para refrigeração, ou seja, com lubrificante de baixa viscosidade (4,2mm²/s a 40°C). Para atingir os objetivos foram realizados testes com a configuração cilindro-plano (contato em linha), onde um cilindro desliza (movimento alternativo) sem rolar sobre uma superfície plana durante tempo e força normal pré-determinados. Os testes foram realizados a seco e repetidos com a presença do óleo. Foram analisadas as marcas de desgaste via microscopia óptica e eletrônica, interferometria óptica de luz branca, espectroscopia Raman e espectroscopia de energia dispersiva. Os resultados mostraram que o comportamento tribológico dos pares testados a seco são governados por tribocamadas, que por sua vez são formadas por partículas de desgaste oxidadas sujeitas a ação do contato. Além disso, foi encontrado carbono na forma de grafite nessas tribocamadas. A presença do óleo reduz o coeficiente de atrito dos pares testados e o aditivo BTP reage com as superfícies metálicas para formar tribocamadas antidesgaste. Mecanismos dúcteis atuam no desgaste do ferro fundido enquanto que no DLC ocorre degradação por mecanismo frágil. A sinergia entre tribocamadas provenientes da reação do aditivo com superfícies metálicas e a possível grafitização do DLC governam o desempenho tribológico dos pares envolvendo DLC e ferro fundido cinzento.<br> / Abstract : Liquid lubrication is a well-established technological branch due to several applications in different industrial segments. Boundary regime lubrication is responsible for a significant amount of frictional losses and wear in lubricated systems. For this reason, lubricating oils are usually formulated with different types of additives in order to form protective antiwear tribofilms on the real contact regions. Additives are composed of elements like phosphorus and sulfur that might be hazardous to human health and the environment when added in high concentrations. Therefore, severe regulations demand the reduction or even removal of such additives from lubricants. Diamond-like carbons (DLC) are a family of coatings containing high amounts of amorphous carbon that possess high hardness, chemical stability and self-lubricating properties. For this reason, DLCs have great potential in reducing the usage of additives in oils, especially in boundary lubrication regimes. Many studies have been conducted in this matter. However, these are mainly focused on automotive industry additives and oils with high viscosity. The main contribution of the present study is exactly on this point, since the hydrogenated DLC (a-C:H) in a typical hermetic compressors for refrigeration scenario was evaluated, with low viscosity oils (~4.2 mm²/s). The pair chosen was a cylinder vs plane, where the cylinder slides in a reciprocating movement without rolling on a plane surface during a constant time and normal load pre-determined. Dry and lubricated tests were conducted with the same configurations. Wear scars were analyzed using optical and electronic microscopy, white light interferometry, Raman spectroscopy and EDS. The results show that the tribological behavior of tested pairs under dry conditions are governed by tribolayers, generated by oxidized debris submitted to contact conditions. Furthermore, graphitic carbon was found in these tribolayers. Under lubricated conditions, the coefficient of friction (COF) is reduced and the BTP additive reacts with metallic surfaces in order to form antiwear tribolayers. Ductile mechanisms act in wear of cast iron while DLC wear occurs due fragile mechanisms. The synergy between tribolayers originated from reactions of the additive and metallic surfaces and DLC graphitization during friction determine the tribological behavior of pairs involving DLC and gray cast iron.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/159648 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Salvaro, Diego Berti |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Mello, José Daniel Biasoli de, Binder, Cristiano |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 75 p.| il., grafs., tbas. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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