Investigação do comportamento tribológico do revestimento WC-CoCr/HVOF aplicado a componentes hidráulicos sob princípios da Green Tribology

• Main Author: Castro, Richard de Medeiros
• Publication Date: 2021
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Download full: http://hdl.handle.net/10183/236139
• topic: Revestimento de proteção; Óleo hidráulico biodegradável; Equipamento hidráulico; Tribologia; Sustentabilidade; Friction and Wear; WC-CoCr; HVOF; Laser remelting; Energy efficiency; Hydraulic components; Biodegradable oils; Green Tribology

A busca por eficientes técnicas para tratamentos de superfícies e o uso de lubrificantes ecológicos têm sido objetos de pesquisa no mundo inteiro, devido à necessidade de redução do consumo de energia e os danos ambientais gerados pela indústria. As energias de atrito e desgaste, assim como a lubrificação biodegradável, ainda são temas a serem explorados. A hipótese dessa tese é que os revestimentos de aspersão térmica HVOF, seguido de tratamento à laser, sejam técnicas eficientes para melhorar o desempenho de superfícies de componentes hidráulicos. O objetivo principal deste estudo foi avaliar o potencial da liga WC-CoCr, como opção aos revestimentos de cromo duro e testar o desempenho das superfícies revestidas, em condições a seco e lubrificadas, após o processo de refusão a laser. Caracterizou-se os revestimentos, quanto a microdureza, microestrutura, resistência a flexão e desempenho tribológico. Posteriormente, os óleos hidráulicos biodegradáveis HEES e HEPR foram selecionados e comparados com o óleo mineral HLP, em diferentes regimes de lubrificação. Em seguida, novas amostras revestidas foram tratadas à laser com densidades de energia de 33,3 e 150 J/mm2, e novamente submetidas a testes tribológicos, estimando-se as eficiências energéticas das superfícies. Os resultados demonstram boas características do revestimento de WC-CoCr para melhoria das superfícies. Mesmo com maior dureza, uma menor densidade de trincas foi observada para a liga WC-CoCr, comparada ao cromo duro. Usando o conceito de Abbott-Firestone, a rugosidade Rmr diminui de 90,57 para 80,29 % na superfície revestida, resultado que foi atribuído à combinação entre dureza, resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito (COF). O óleo biodegradável HEPR promoveu uma maior estabilidade do COF, para as diferentes pressões de contato. Os resultados de desgaste e atrito confirmaram as diferenças dos coeficientes de pressão-viscosidade e da concentração inferior de aditivos anti-desgaste para o óleo HEES. A amostras tratadas à laser com 33,3 J/mm2, mostraram que a distribuição adequada das fases W2C e Co3W3C, a concentração de CrC e a densificação na camada do revestimento, reduziram o atrito, a dissipação de calor e o desgaste na superfície, proporcionando a esta, maior eficiência energética. A falta de homogeneização, com acúmulos de debris no disco, promoveram o fenômeno de adesão na amostra não refundida. A baixa adesão e os mecanismos de desgaste das superfícies, indicaram que o óleo HEPR não conseguiu prevenir totalmente o desgaste, porém reduziu 50 % do COF. Este estudo mostra que é possível melhorar a eficiência energética e ambiental dos sistemas hidráulicos, além de incentivar o desenvolvimento da Green Tribology.