Processos de fabricação que fazem uso de abrasão como modo de remoção de material são discutidos constantemente pela literatura. Entretanto, a abrasividade, ou a capacidade de remoção de material pelos abrasivos pouco tem sido abordada na literatura especificamente para partículas micrométricas. Esta capacidade de remoção pode ser atribuída a variações da concentração, geometria, dureza e distribuição de tamanho das partículas no fluido abrasivo. Logo, um melhor entendimento acerca da abrasividade das partículas faz-se necessário para uma melhor caracterização dos modos e mecanismos atuantes no processo, visto que a seleção do abrasivo é um fator econômico significativo em diversos processos de fabricação, tais como retificação e hidroerosão. Esta dissertação tem por objetivo utilizar-se do ensaio de desgaste por micro abrasão para a avaliação da abrasividade de partículas de alumina e carbeto de boro. Como corpos-de-prova foram utilizadas amostras de aço AISI D2 (677 HRC) e as esferas de 25,4 mm de diâmetro foram de aço AISI 52100 temperado e revenido. Foram realizados ensaios com abrasivos diferentes de tamanhos semelhantes e ensaios com o mesmo abrasivo de tamanhos diferentes para verificar a influência da concentração do abrasivo, da rotação e do desgaste da esfera e do tempo de ensaio. As distribuições de tamanho das partículas foram determinadas através da técnica de difração a laser na forma de distribuição de frequência em volume e na forma de frequência acumulada. Além disso, a caracterização quanto à geometria, por meio do fator SPQ (parâmetro de ponta), foi realizada utilizando um programa computacional desenvolvido no Matlab. As distribuições de tamanho mostraram uma percentagem de volume de partículas finas maior nas amostras de carbeto de boro e uma percentagem de volume de partículas mais grossas superiores para a alumina. O valor de SPQ médio apresentou-se maior para o carbeto de boro do que para a alumina, quando com tamanhos médios diferentes. Porém para os abrasivos diferentes com tamanho médio semelhante, a alumina apresentou um valor maior para o parâmetro. Esse valor maior sugere uma maior capacidade de remoção de material. Os resultados mostraram que a variação do tempo de ensaio é responsável por uma mudança no modo de desgaste e que os abrasivos de Al2O3 apresentam menor abrasividade quando comparados aos abrasivos de B4C, pois o coeficiente de desgaste mostrou-se maior para este após o alcance do regime permanente. Um aumento da concentração do abrasivo e um acréscimo no tempo de ensaio levaram a um crescimento no volume de desgaste do material para ambos os abrasivos, enquanto que um aumento na rotação da esfera de ensaio não proporcionou um aumento significativo no volume de material removido. As durezas das partículas abrasivas e do corpo de prova e o tamanho e a angularidade dos abrasivos são utilizados para discussão das causas do regime permanente ter ocorrido em diferentes tempos para os dois abrasivos. / Manufacturing processes that use abrasion for material removal are constantly discussed in the literature. However, the abrasiveness, or the ability of material removal by particles has not been widely discussed in the literature specifically for micrometric particles. This removal capacity can be attributed to changes in the particle concentration, geometry, hardness and size distribution in the fluid abrasive. Therefore, a better understanding of the particles abrasiveness is necessary for a proper characterization of the modes and mechanisms acting in the process, since the abrasive selection is a significant economic factor in several manufacturing processes, such as grinding and hydroerosive grinding. The purpose of this work is to use the micro abrasion wear test to evaluate the abrasiveness of alumina and boron carbide particles. Samples of AISI D2 steel (677 HRC) and balls with 25.4 mm diameters quenched and tempered AISI 52100 steel were used. Tests were performed with different abrasives of similar sizes and with the same abrasive of different sizes to verify the influence of the abrasive concentration, ball rotation and wear and test time. Particle size distribution was determined by laser diffraction in terms of frequency distribution and cumulative frequency volumes. Moreover, the particle geometry characterization was also determined using the SPQ factor (Spike value) using a Matlab computer program. The size distribution indicated a higher percentage of fine particles for boron carbide and a higher percentage of coarse particles for alumina. The mean SPQ value was higher for boron carbide than for alumina with different average sizes. However, for different abrasives with similar average size, the alumina presented a bigger value for the parameter. This bigger value suggests a higher material removal capacity. The results show that test time is responsible for a change in the wear mode. Al2O3 particles presented a lower abrasiveness when compared to B4C particles because the wear coefficient was bigger for B4C after reaching the steady state regime. An increase in abrasive concentration and in test time led to a growth in material volume wear for both abrasives, while an increase in the ball rotation did not provide a significant increase in the material volume removed. The particles and specimen hardness and the abrasives size and angularity were used to discuss the causes of the steady state regime occur at different times for the two abrasives.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/2732 |
| Date | 24 August 2017 |
| Creators | Rosso, Tiago Alexandre |
| Contributors | Pintaúde, Giuseppe, Rovani, Ane Cheila, Pintaúde, Giuseppe, Silva, Carlos Henrique da, Scandian, Cherlio |
| Publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, UTFPR, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UTFPR, instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná, instacron:UTFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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