Estudo do atrito em chapas
fosfatizadas e lubrificadas utilizadas
em operações de estampagem
Lydia Figueiredo
Maria Cristina Moré Farias
Amilton Sinatora
Sumário
Introdução
Objetivo
Materiais e métodos
Resultados e discussão
Conclusões
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Introdução
Processos de estampagem →
– atrito e desgaste entre as peças em contato
Solução:
– camadas fosfatizadas
Mas ...
– não dão proteção anticorrosiva à superfície
– nem sempre sua aplicação é feita imediatamente antes do processo de
conformação
Nessa condição:
– uso de um lubrificante com propriedades anticorrosivas
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Objetivo
Avaliar o comportamento do coeficiente de atrito de
chapas fosfatizadas destinadas à conformação em
função do tipo de óleo lubrificante aplicado sobre
sua camada fosfatizada
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Materiais metálicos
Discos (corpos)
Aço baixo carbono (AISI 1006)
Esferas (contra-corpos)
Aço para rolamento (AISI 52100)
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Linha de fosfato em escala laboratorial
Concentração
(g/L)
Temperatura
(oC)
Imersão
(s)
Desengraxe
60
80
30
Ativação
80
Ambiente
22
Refinamento
0,3
Ambiente
53
Fosfatização
35
65
53
0,35
-
-
60
Ambiente
22
Etapa
Aceleração
Neutralização
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Recobrimentos – fosfatos de zinco
Fosfato C
Fosfato A
Acerelado com
composto inorgânico
Fosfato B
Acerelado com
composto orgânico
Acerelado com
composto inorgânico e com
adição de íons metálicos
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Lubrificantes - óleos
Óleo
Componente
Majoritário
Componente
Minoritário
Viscosidade
Cinemática
(mm2.s-1)
40ºC
100ºC
1
Hidrocarboneto alifático
Éster
12
4
2
Hidrocarboneto alifático
com cadeia carbônica
reta e hidrocarboneto
aromático
Éster
1
1
Hidrocarboneto alifático
Compostos
sulfonados/sulfatados
ou fosfatados
17
4
3
Viscosidade cinemática da àgua a 20oC
1 mm2.s-1
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Condições de ensaio
No.
Ensaio
Fosfato
Denominação
Composição
1
A
Composto inorgânico
2
B
Composto orgânico
3
C
Composto orgânico +
íons metálicos
4
A
Composto inorgânico
5
B
Composto inorgânico
6
C
Composto orgânico +
íons metálicos
7
A
Composto inorgânico
8
B
Composto inorgânico
9
C
Composto orgânico +
íons metálicos
Óleo
Denominação
Viscosidade
1
12
2
1
3
17
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Ensaios de deslizamento
Plint&Partners TE-67
– Esfera-sobre-disco
Força normal (FN)
– 300 N
Velocidade rotacional (w)
– 30 rpm
Velocidade tangencial (v)
– 0,06 m.s-1
Raio da pista (r)
– 18 mm
Repetições
– 3
Tempo de ensaio
– até a força tangencial atingir 62 N;
m= 0,2 (lubrificação limítrofe)
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Respostas dos ensaios
Coeficiente de atrito médio
– Período de lubrificação
Resistência ao engripamento (ns)
– Durabilidade do lubrificante
m>2
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Coeficiente de atrito
Fosfato A
Fosfato B
0,30
0,30
Óleo 1
Óleo 2
Óleo 3
Coeficiente de atrito
0,15
0,10
0,05
Óleo 1
Óleo 2
Óleo 3
0,25
0,20
0,20
0,15
0,10
0,05
ns = 133
ns = 265
ns = 679
ns = 152
ns = 310
ns = 2495
0,00
0,00
0
200
400
600
800
0
1000
Fosfato 3
C
Número de rotações
300
600
900 1200 1500 1800 2100 2400 2700
Número de rotações
0,30
Óleo 1
Óleo 2
Óleo 3
0,25
Coeficiente de atrito
Coeficiente de atrito
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
ns = 151
ns = 244
ns = 568
0,00
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Número de rotações
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Resistência ao engripamento
Fosfato A
Fosfato B
Fosfato C
Óleo 1
154,00 ± 22,07
148,33 ± 9,07
153,33 ± 10,69
Óleo 2
275,33 ± 35,64
310,00 ± 35,00
230,33 ± 25,42
Óleo 3
683,33 ± 6,51
1481,25 ± 1149,18
457,67 ± 95,58
Grande dispersão dos resultados
– Óleo 3
Tempo de escorrimento do óleo
Viscosidade do óleo
Gravidade
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Resistência ao engripamento
Fosfato
Fofato
A A
Fosfato B
1600
1600
1400
Resistência ao engripamento
1200
1000
800
600
400
1200
1000
800
600
400
200
200
0
0
Óleo 1
Óleo 2
Óleo 1
Óleo 3
Óleo 2
Óleo 3
Fosfato C
1600
1400
Resistência ao engripamento
Resistência ao Engripamento
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Óleo 1
Óleo 2
Óleo 3
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Comentários
Óleo 3 (maior viscosidade) apresentou maior
resistência ao engripamento
Óleo 2 (viscosidade intermediária;
hidrocarbonetos aromáticos ) apresentou maior
resistência ao engripamento que o óleo 1.
Maior dispersões dos resultados para óleo 3
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Conclusões
Parâmetros de ensaio
O tempo entre a aplicação do óleo e a realização do ensaio
é uma variável que deve ser controlada nos ensaios
(tempo de escorrimento)
A viscosidade do óleo e o efeito da gravidade podem
afetar o nível de retenção do óleo e a durabilidade da
camada de lubrificante
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Conclusões
Resistência ao engripamento
A resistência ao engripamento foi maior quando utilizado o
óleo 3
O principal motivo deve-se ao fato desse óleo possuir a
maior viscosidade
Quando utilizado o óleo 2, sua resistência ao engripamento
foi maior do que no caso do óleo 1
Isto se deve à presença de compostos aromáticos na
estrutura do óleo 2
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Atividades futuras
Relacionar os resultados com o tipo de camada
fosfatizada aplicada sobre o substrato
Análise da influência do tempo de escorrimento
do óleo na resistência ao engripamento
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