Compressão Anel Lubrificante

 ENSAIO DE COMPRESSÃO – ANEL COM LUBRIFICANTE

Ellen Silva Alves - [e-mail]

Paloma Raimunda Araújo - [e-mail]

Universidade Estadual Paulista, Campus de Guaratinguetá
Turma: 511

Resumo: A experiência realizada teve como objetivo principal avaliar o comportamento de um anel de alumínio e um de latão sob compressão estando os mesmos com lubrificante a fim de minimizar o atrito O atrito tem um efeito significativo na deformação do material, alterando a força de compressão e o desgaste da matriz e da peça A escolha de um bom lubrificante com eficiência na redução do atrito da interface peça/matriz aumenta a vida útil da ferramenta. Neste ensaio foi utilizado dois lubrificantes teflon e graxa a eficiência dos mesmos será discutida ao longo do relatório

Palavras-chave: Ensaio de compressão, alumínio, latão, atrito e lubrificação.

1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

O ensaio de compressão do anel visa à determinação de valores cofiáveis de coeficientes de atrito, aplicáveis a importantes operações industriais no setor metalúrgico-mecânico.

A determinação de valores do coeficiente de atrito nos processos de conformação plástica é de extrema importância uma, uma vez que para uma abordagem sistêmica das operações de conformação, o atrito é variável que inter-relaciona o material com as cariáveis do equipamento. Na maioria dos processos de conformação mecânica dos materiais, o atrito é o fator predominante contribuindo para o fracasso ou sucesso do processo de conformação. As condições de atrito nas faces superior e inferior do disco são descritas por um coeficiente constante de atrito coulombiano.

µ = τ/ p

         Onde [pic 2][pic 3] = tensão cisalhante (N/m2) e p = tensão normal (N/m2)

A figura (1) mostra um diagrama da razão da pressão média aplicada (tensão de compressão) com a tensão de escoamento do material em função da razão geométrica do disco (a/h) e do coeficiente de atrito. Com base nesse diagrama, percebe-se a importância de se conhecer bem o coeficiente de atrito, uma vez que pequenos acréscimos no coeficiente de atrito podem elevar muito a tensão de compressão necessária, fazendo com que sejam necessárias máquinas mais robustas para a execução de uma mesma tarefa. Vale salientar também que, quanto maior for a razão geométrica, maior será a influência do coeficiente de atrito nas forças de conformação.

[pic 4]

Figura 1: Pressão de deformação média na compressão em função da razão geométrica e do coeficiente de atrito

Quando a tensão de cisalhamento na interface atinge um determinado valor, é energeticamente mais favorável que o material sofra cisalhamento internamente, enquanto sua superfície fica imóvel. Neste caso, ocorre o chamado atrito estático, e o atrito de escorregamento não é mais verificado.Nesta situação a interface apresenta uma resistência ao cisalhamento constante e o atrito estático é o tipo de atrito mais freqüente em situações de trabalho a quente. A condição para o atrito estático é:

p k τ i = µ. >k

Sendo que, com base no critério de escoamento de von Mises:

k = ,0 577.σ

Dessa forma, muitas vezes é dito que µmax=0, 577, mas esse tipo de conclusão, só é válida quando a conformação da superfície é alcançada quando p=σesc. Em muitos processos de conformação mecânica, a pressão pode chegar a múltiplos da tensão de escoamento do material, e, uma vez que o valor de k se mantém constante com o aumento da pressão hidrostática, o valor calculado do coeficiente de atrito µ diminui com o aumento da pressão. Tendo isto em vista, é razoável dizer que, quando µ.p>k, o coeficiente de atrito calculado passa a não ter mais significado, uma vez que não há mais escorregamento relativo na interface.

1.1 Lubrificação

A ação dos lubrificantes segue o seguinte princípio: se um filme de um material com baixa resistência ao cisalhamento pode ser colocado entre duas superfícies, o coeficiente de atrito é diminuído. Existem basicamente três tipos de lubrificação que governam as condições de atrito na conformação: condições a seco, hidrodinâmicas e de contorno. Na situação a seco, não existe adição de lubrificante na interface peça-ferramenta, estando presentes apenas as camadas de óxidos e eventuais contaminantes. O atrito é muito alto neste caso, e apenas em situações muito específicas, como na laminação a quente de chapas e lingotes, essa situação é desejada. No caso da lubrificação hidrodinâmica, uma espessa camada de lubrificante está presente entre a matriz e a peça. Uma vez que as condições de atrito são governadas pela viscosidade dos lubrificantes, que em geral decresce rapidamente com o aumento de temperatura, condições de lubrificação hidrodinâmica na conformação em alta velocidade (laminação de fitas e arames, por exemplo) ocorrem somente em determinados regimes de velocidade, na qual a temperatura na interface é relativamente baixa. A lubrificação de contorno é a condição mais comumente verificada na conformação dos metais, uma vez que elevações na temperatura de interface e pressões relativamente altas impedem a ocorrência de lubrificação hidrodinâmica. Como esse tipo de lubrificação não permite uma análise confiável, a maioria do conhecimento sobre lubrificação de contorno é empírica. O atrito na conformação mecânica dos metais é controlado pela utilização de lubrificantes apropriados para cada aplicação. É esperado que os lubrificantes apresentem uma série de características, tais como reduzir o atrito de deslizamento entre a matriz e a peça, agir na prevenção de aderência e soldagem da peça na matriz e possuir boas propriedades de isolamento térmico. É claro que nenhum lubrificante é capaz de apresentar todas as características acima descritas, porém, para cada tipo de aplicação, procura-se um determinado tipo de lubrificante capaz de otimizar o processo da conformação mecânica.