O Atrito na Conformação

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Curso de Bacharelado em Engenharia Mecânica

Camila Camargos Vidal

RESUMO CAPITOLO 3

ATRITO E LUBRIFICAÇÃO

Belo Horizonte

2018

ATRITO

Atrito é o mecanismo pelo qual se desenvolvem forças de resistência superficiais ao deslizamento de dois corpos em contato. A causa primordial para o atrito entre materiais metálicos parece residir em forças de atração entre pequenas regiões em contato das superfícies deslizantes.

Entre os aspectos do atrito mais relevantes para conformação mecânica, são:

• Alteração, geralmente desfavorável, dos estado de tensão necessários para deformação;
• Produção de fluxo irregulares de metal durante o processo de conformação; aparecimento de tensões residuais no produto;
• Influencia sobre a qualidade superficial dos produtos;
• Elevação da temperatura do material a níveis capazes de comprometer-lhe as propriedades mecânicas;
• Aumento do desgaste de ferramentas;
• Aumento do consumo de energia necessária á deformação.

Apesar das desvantagens alguns processos dependem desse atrito, como a laminação.

Características da força de atrito

1. Atrito seco

As características das forças de atrito se evidenciam através do esquema mostrado na figura abaixo e pela equação que traduz a relação fixa () que pode ser observada entre a força de contato (R) e a força de atrito (F)[pic 1]

[pic 2]             

       [pic 3]

onde  é o coeficiente de atrito estático, que é um número adimensional. Esse processo ocorre quando se interpõe entre os corpos uma fina capa de fluido.[pic 4]

        O primeiro estudo de atrito seco foi realizado por Charles A. Cloulomb que concluiu:

• a força de atrito desenvolvida na superfície de contato entre dois corpos é proporcional á força normal atuantes sobre ela, e é independente da área desta superfície;
• uma vez iniciado o deslizamento, a força H (carga aplicada) necessária para manter o corpo em movimento e uniforme é menor que a força necessária para inicia o movimento. Em consequência disso a força de atrito F’ será:

F´ = ’*R < F[pic 5]

onde ’é o coeficiente de atrito dinâmico, que é menor do que o coeficiente de atrito estático.[pic 6]

        De acordo com os últimos estudos a teoria mais aceita, é que se uma pequena força P, de compressão, é suficiente para gerar uma deformação plástica nestas irregularidades microscópicas e gerar uma solda na fase solida, a força de atrito será o resultado da resistência ao cisalhamento dessas regiões. Representado no desenho abaixo:

[pic 7]

Então a força de atrito F será representada por: F = k*, sendo k, a resistência ao cisalhamento. Considerando que o material aumenta a área de contato linearmente (As = P·tag α) até um limite An, quando ocorre limitação devido ao encruamento. Assim: [pic 8]

As = P*tag α

k *tag α= constante = µ

Logo a equação anterior reduz-se a lei de Coulomb:

F = µ* P

Dividindo os membros dessa equação pela área nominal An, chega-se na equção abaixo que constitui a lei de Amontons

τ = µ*p

O valor máximo possível para µ é 1 (por definição) e o valor mínimo para a tensão p vale o limite de escoamento geral do material, Y, segundo definido pela equação Substituindo estes valores na equação, verifica-se que o máximo valor do coeficiente de atrito para a condição de aderência total é:

[pic 9]

onde a relação entre k e Y é calculada com base no critério de von Mises.

LUBRIFICAÇÃO

• Tipos de Lubrificação: existem basicamente Lubrificação seca, Lubrificação líquida e Lubrificação limite.

1. Lubrificação seca: É baseada na utilização de sólidos de baixa resistência ao cisalhamento como lubrificantes. Tais lubrificantes devem possuir: estabilidade a temperaturas elevadas, altos índices de transmissão de calor e adesividade, e elevado limite de elasticidade. Embora tais características não sejam sempre atendidas por todos os lubrificantes sólidos, elas aparecem de maneira satisfatória na grafita e o bissulfeto de molibdênio.A utilização de sólidos como lubrificantes é recomendada para processos sujeitos à pressões ou à temperaturas elevadas. Outros lubrificantes sólidos são: talco, mica, polímeros, sabão etc.

1. Lubrificação líquida:Neste caso, a película do material interposto entre os corpos é líquida e o parâmetro característico mais importante a ser considerado é sua viscosidade.

Parâmetros dos lubrificantes	Significado
Viscosidade	Mede a resistência ao escoamento oferecida pelo óleo. É inversamente proporcional à temperatura.
Índice de viscosidade	Mostra a variação de viscosidade de um óleo com a variação de temperatura.
Ponto de Fulgor	Temperatura mínima em que pode inflamar-se o vapor de óleo, no mínimo, durante 5 segundos.
Ponto de mínima fluidez	Temperatura mínima em que ocorre o escoamento do óleo por gravidade.
Ponto de combustão	Temperatura mínima em que se sustenta a queima do óleo.
Resíduos de carvão	Resíduos que permanecem após a destilação destrutiva do óleo.