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fragmento fibra vidro

A superfície do roving das fibras de vidro caracterizada por M.O é apresentada na figura 5.3.17-a, e a figura 5.3.17-b traz este elemento estrutural caracterizado por MEV no modo BSE. Ambas as técnicas revelaram todo o roving recoberto pelo tribofilme. A seta branca indica algumas fibras de vidro que ficaram expostas.

Figura 5.3.17: Material de fricção – roving das fibras de vido após o ensaio tribométrico tradicional (Série A) no PV de 7,88 MPa ms-1 observado pela superfície de atrito por: (a) MO e MEV modo (b) SE e (c-f) BSE; (g) espectro EDS de raios X obtido no ponto A – [Platôs: primário (PP) e secundário (PS)]. - a - - b - - c - - d - - e - - f -

A

PS

PS

PS

PP

PS

PS

- g -

O modo BSE (figura 5.3.17-c) além de reforçar as evidências, revelou duas regiões de características peculiares. Numa região apesar do tribofilme estar claramente desenvolvido, os topos das fibras de vidro desgastados permaneceram expostos à superfície, como mostra em maior aumento a figura 5.3.17-d. Como revela a figura 5.3.17-e, no topo de uma das fibras o platô secundário se formou. Na outra região do roving, as fibras de vidro foram plenamente encobertas pelo tribofilme, como exibe em detalhe a figura 5.3.17-f.

No ponto A, foram os obtidos em maior intensidade, pela análise por EDS, os elementos químicos oxigênio e silício. A intensidade dos elementos magnésio, alumínio e cálcio apareceram em maior intensidade nesse espectro EDS de raios X (ver figura 5.3.17-g) em relação aos outros espectros, pois esses elementos químicos compõem a fibra de vidro. No tribofilme foram identificados os elementos químico ferro, cobre e enxofre. Entre esses, o cobre foi o de maior intensidade.

A figura 5.3.18-a apresenta a estrutura do roving das fibras de vidro caracterizada em seção transversal, realçando a formação do tribofilme sobre toda a sua estrutura, e que como decorrência originou num platô de contato.

A figura 5.3.18-b mostra que o fio de cobre que impregnou entre as fibras de vidro propiciou sustentabilidade ao tribofilme. Sua espessura média foi de 11,1 ± 4,3 µm, como revela a figura 5.3.18-c. Na figura 5.3.18-d uma fina camada que está mais compactada e formada sobre os debris de desgaste, é exibida na região da superfície de contato.

Figura 5.3.18: Material de fricção – roving das fibras de vidro após o ensaio tribométrico tradicional

(Série A) no PV de 7,88 MPa ms-1 observado em seção transversal por MEV modo

BSE: (a) estrutura macro e (b - d) detalhes do tribofilme.

- a – - b – - c - - d - fibra de vidro fina cadamada do PS sobre os debris platô de contato

camada de resina protetora

A figura 5.3.19-a apresenta a superfície do fio de cobre caracterizada por M.O, na qual se nota uma tonalidade de cor laranja tendendo para o vermelho, e sobre a superfície do fio, o tribofilme. No MEV modo SE, figura 5.3.19-b, além de revelar que a superfície do tribofilme estava bastante alisada, mostrou também que o fio de cobre após se deformar encobriu as fibras de vidro. O modo BSE evidenciou o tribofilme na superfície do fio, como mostra a figura 5.3.19-c. Este tribofilme apresentou uma característica de ser bastante espesso, como traz a figura 5.3.19-d.

Figura 5.3.19: Material de fricção – fio de cobre após o ensaio tribométrico tradicional (Série A) no PV

de 7,88 MPa ms-1 observado pela superfície de atrito por: (a) MO e MEV modo (b) SE,

e (c - d) BSE.

- a - - b -

- c - - d -

Em seção transversal, figura 5.3.20-a, o fio de cobre apareceu mais deformado em relação ao que foi identificado no material ensaiado no PV de 3,08 MPa ms-1. Além do que, esta figura exibiu o roving das fibras de vidro sobreposto pelo fio de cobre deformado, e a direção de deslizamento, que foi da direita para a esquerda. A espessura média do tribofilme foi de 26,30 ± 9 µm (ver figura 5.3.20-b).

fio de cobre

fio de cobre tribofilme

Figura 5.3.20: Material de fricção – fio de cobre após o ensaio tribométrico tradicional (Série A) no PV

de 7,88 MPa ms-1 _{observado em seção transversal por MEV no modo BSE: (a) macro,}

(b) detalhe do tribofilme, e (c) espectro EDS de raios X obtido no ponto A.

- a –

- b –

- c -

fio de cobre

A

camada de resina protetora

A análise por EDS no ponto A identificou em maior intensidade os elementos químicos do material de fricção, destacando mais uma vez a intensidade do silício e enxofre, além do ferro (ver figura 5.3.20-c). Em intensidades menores foram identificados os elementos magnésio, alumínio e cálcio, provavelmente devido a presença de fragmentos de fibras de vidro no tribofilme, mas que não foram observados com a caracterização em seção transversal.

A tabela 5.3.5 sumariza as principais conclusões que foram extraídas da caracterização do material de fricção que foi ensaiado em laboratório de maneira tradicional no tribômetro pino-disco no PV de 7,88 MPa ms-1.

Tabela 5.3.5: Síntese das caracterizações dos elementos estruturais do material de fricção após

ensaio tribométrico tradicional (Série A) no PV de 7,88 MPa ms-1 - [MP: matriz

polimérica; RFV: roving das fibras de vidro; FC: fio de cobre].

Macro - fibras de vidro não expostas à superfície de contato _{- tribofilme desenvolvido, sobretudo nas estruturas dos rovings}

MP - fase de resina polimérica agindo como platô primário favorecendo o desenvolvimento do platô secundário (tribofilme) - fragmentos de fibras de vidro comportando-se como platôs primários

RFV

- estrutura totalmente encoberta pelo tribofilme por causa da facilidade de alojamento dos debris entre as fibras de vidro

- fibras de vidro atuam como platôs primários para o desenvolvimento dos platôs secundários

FC

- plasticamente mais deformado em relação ao que foi ensaiado em 3,08 MPa ms-1_;

- espalhou-se sobre o roving das fibras de vidro além de indicar a direção de deslizamento;

5.3.3.3 PV 10,09 MPa ms-1

A figura 5.3.21 apresenta a superfície desgastada do material de fricção após o ensaio no PV de 10,09 MPa ms-1, e que foi caracterizada de forma macro por M.O e MEV no modo BSE. As existências das regiões claras e escuras foram também notadas, porém o que se destacou foram os rovings das fibras de vidro expostos à superfície de contato, como mostra a imagem obtida por M.O - figura 5.3.21-a.

Figura 5.3.21: Material de Fricção - superfície de atrito após ensaio tribométrico tradicional (Série A)

no PV de 10,09 MPa ms-1 observada de forma macro por: (a) MO e (b) MEV modo

BSE.

- a – - b –

Pela intensidade de regiões claras concluiu-se, que após as três horas de ensaio, a área relativa ao tribofilme existente na superfície do material de fricção foi menor em relação ao visualizado na superfície da amostra ensaiada no PV de 7,88 MPa ms-1_.

Os diferentes tons de cores apresentados pelas superfícies dos fios de cobre revelaram que elevados níveis de temperatura foram atingidos durante a evolução do ensaio. Conforme resultado apresentado na tabela 5.3.1, a temperatura média do ensaio quando empregado o PV de 10,09 MPa ms-1,foi superior a 300°C.

Na matriz polimérica, o tribofilme foi identificado por meio da M.O, como mostra a figura 5.3.22-a. No entanto, a maior parte da sua estrutura estava extremamente avariada. O MEV no modo SE revelou marcas de desgaste como sulcos que provavelmente foram gerados por ações de partículas abrasivas, sendo essas partículas um dos agentes de destruição do tribofilme - figura 5.3.22-b.

Figura 5.3.22: Material de fricção - matriz polimérica após o ensaio tribométrico tradicional (Série A)

no PV de 10,09 MPa ms-1 observada pela superfície de atrito por: (a) MO e MEV modo

(b) BSE e (c - d) SE; em seção transversal: (e - f) tribofilme em detalhes – [Platôs: primário (PP) e secundário (PS)].

- a – - b –

- c - - d –

- e - - f -

Noutra região da matriz polimérica foram observadas características típicas de degradação térmica, como ilustra a figura 5.3.22-c. A matriz polimérica degradou termicamente em consequência dos elevados níveis de temperatura atingidos no decorrer do ensaio.

A

PS

debris

marcas de desgaste

PP

PS

camada de resina protetora

TB

Em decorrência da degradação térmica da matriz polimérica e a destruição do tribofilme, os fragmentos de fibras de vidro que agiram como platôs primários na região da matriz polimérica, foram novamente expostos à superfície de contato, como retrata a figura 5.3.22-d.

A figura 5.3.22-e salienta os fragmentos de fibras de vidro existentes na matriz polimérica e que também foram identificadas por meio da caracterização em seção transversal. Por sua vez, a figura 5.3.22-f mostra o tribofilme gerado pelas partículas desgastadas que acumularam sobre a estrutura formada pela resina polimérica. A sua espessura média foi de 3,2 ± 1,8 µm.

O espectro EDS de raios X obtido no ponto A (parte da matriz polimérica degradada) e que está disposto na figura 5.3.23, revelou altas intensidades para os elementos químicos oxigênio, cobre e enxofre, e menor para o silício. Em baixa intensidade foram identificados os elementos alumínio, cálcio, bário e manganês.

Figura 5.3.23: Material de fricção – espectro EDS de raios X do ponto A disposto na figura 5.3.22.

Com essas análises concluiu-se que a degradação térmica da matriz polimérica contribuiu para a deterioração e rompimento do tribofilme, pois além de agir como platô primário para a sua formação, propiciava sua sustentabilidade. Além do mais, como efeito da degradação da matriz, os rovings das fibras de vidro e os fios de cobre ficaram mais expostos à superfície de contato, por serem elementos mecanicamente e termicamente mais resistentes em relação a matriz polimérica, principalmente em temperaturas mais elevadas.

A figura 5.3.24-a revela a estrutura do roving das fibras de vidro caracterizada por M.O, onde numa parte o tribofilme estava desenvolvido e noutra diversas pontas de fibras de vidro desgastadas ficaram expostas à superfície. Os topos das fibras são os pontos que brilham na parte inferior da figura.