Efeitos da camada superficial de amostras de aço após polimento de esferas no atrito e desgaste em deslizamento alternativo a seco

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11315 (2023) Citar este artigo

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Os efeitos do polimento da bola no comportamento tribológico em movimento alternativo a seco ainda não foram estudados. Este trabalho tenta preencher essa lacuna. As amostras de disco de aço após o fresamento foram polidas. Devido ao polimento das esferas, a altura média da superfície diminuiu para 85% e a microdureza aumentou para 20%. O polimento também gerou tensões residuais de compressão que foram responsáveis ​​pelo aumento da dureza da superfície do aço. Os testes biológicos foram realizados em movimento alternativo sob condições de deslizamento a seco. Uma bola cerâmica de 10 mm de diâmetro de material WC entrou em contato com o disco de aço. Descobriu-se que o polimento da esfera leva a melhorias no desgaste do disco e no atrito do par deslizante. As reduções máximas no coeficiente de atrito e no volume de desgaste em comparação com a amostra fresada foram de 39% e 85%, respectivamente. Amostras de menor amplitude e alta microdureza levaram ao maior comportamento.

O polimento de bolas é um processo de acabamento que causa deformação plástica de uma superfície na qual uma bola dura é movida e pressionada contra a superfície. Isso leva a uma melhoria no acabamento superficial, bem como nas propriedades físicas e mecânicas da peça. Como a poluição ambiental é pequena, este processo é uma alternativa interessante à moagem. Normalmente, o diâmetro da esfera está entre 3 e 12 mm. Na maioria dos trabalhos, a qualidade da camada superficial foi estimada com base na rugosidade superficial caracterizada pelo parâmetro Ra (altura média da rugosidade), microdureza e tensões residuais1. Normalmente, a carga de polimento, a velocidade de avanço e o avanço eram os parâmetros de entrada2. O polimento da bola geralmente leva ao alisamento da superfície, aumento da dureza e tensões de compressão3.

Os pesquisadores estudaram principalmente os efeitos do polimento da bola na diminuição da altura da rugosidade4,5,6,7,8,9,10,11.

Attabi et al. 4 descobriram que o polimento esférico do aço AISI 316L levou a uma diminuição no parâmetro Ra de até 93%.

Banh et al.5 alcançaram uma diminuição no parâmetro Ra do cobre livre de oxigênio de 0,89 (após moagem) para 0,18 µm devido ao polimento das esferas.

Dzionk et al.6 obtiveram uma redução no parâmetro Sa (extensão de área do parâmetro Ra) de quase 50% devido ao polimento da esfera cerâmica do eixo endurecido.

Jerez-Mesa et al.7 obtiveram uma diminuição no rms. altura de rugosidade Sq de superfícies de Ti-6Al-4 V devido ao polimento da esfera. Mudanças na assimetria Ssk e na curtose Sku também foram consideradas. O efeito da vibração adicional na redução da altura da superfície foi positivo quando o valor inicial do parâmetro Sq foi inferior a 2 µm.

Vaishya et al.8 conseguiram uma diminuição na altura da rugosidade de 95% do material utilizado em moldes ópticos devido ao brunimento da esfera do carboneto de tungstênio, a rugosidade superficial inicial determinada pelo parâmetro Sa (Ra) foi de 5 µm. Um aumento na carga de polimento levou ao alisamento da superfície.

Kanovic et al.9 obtiveram uma diminuição no parâmetro Ra da superfície do aço de 3,4–4,5 para 0,13 µm devido ao polimento por uma bola cerâmica.

El-Tayeb et al.10 descobriram que uma diminuição no diâmetro da esfera causou uma redução na altura da rugosidade superficial da liga de alumínio em 75%.

Swirad et al.11 conseguiram uma diminuição no parâmetro Sq da amostra de aço martensítico devido ao polimento das esferas.

Os efeitos do polimento da bola no aumento da dureza também foram estudados 12,13,14,15,16,17,18,19.

Hamadache et al.12 revelaram que o expoente de endurecimento da camada superficial da camada superficial aumentou 10% devido ao polimento da esfera de diamante do aço 36NiCrMo6.

Bourieba et al.13 descobriram que o polimento das esferas causou aumentos na dureza e na resistência à ruptura de quase 30% das amostras de aço S355JR. Em14 conseguiram um aumento de dureza de 45%.