ATRITO-0
A sinergia entre texturização e revestimentos auto-lubrificantes para contactos mecânicos energeticamente mais eficientes e mais amigos do ambiente

Desafio

O desafio principal deste projeto é a redução significativa do atrito em contatos mecânicos lubrificados através do efeito sinergético de revestimentos auto-lubrificantes adaptativos baseados em dicalcogenetos de metais de transição (TMD), depositados sobre superfícies texturadas. Com a abordagem proposta, pretende-se alcançar uma diminuição global do atrito em todos os regimes cinemáticos de lubrificação (seco, em camada limite, misto e hidrodinâmico), mesmo eliminando os aditivos utilizados nos lubrificantes, perniciosos para o meio ambiente.

Solução / Objetivo Principal

Para alcançar os objetivos de projeto, o programa de trabalhos prevê começar pela implementação industrial da deposição dos revestimentos à base de TMDs (WSC e MoSeC). A texturização de superfícies será efetuada num processo a dois passos por eletroerosão (EDM), usando elétrodos previamente texturizados recorrendo a técnicas de laser ou micromaquinagem. Após testes tribológicos lubrificados, será estudada a formação das tribocamadas de TMD nas superfícies de contato, assim como a influência das condições de ensaio nos coeficientes de atrito e desgaste. Este tipo de abordagem será replicado com as amostras texturizadas revestidas com TMD de modo a investigar o papel da topografia na lubrificação líquida / sólida.

Complementarmente a investigação será suportada por estudos teóricos de modelização e simulação para otimizar a distribuição e dimensão dos detalhes topográficos e compreender a formação da camada TMD por auto-adaptação. No que toca ao envolvimento dos parceiros, o IPN demonstrará a conveniência da utilização do processo de texturização em duas etapas (texturização de elétrodos + EDM) para a produção a grande escala de componentes texturizados, enquanto a Mahle aconselhará o consórcio na aplicação dos resultados e participará no teste em ambiente industrial de um protótipo modificado superficialmente de acordo com a solução otimizada alcançada.

Objetivos, Atividades e Resultados esperados / atingidos

Resultados atingidos:
1. Superfícies de aço texturizadas com geometrias predefinidas podem ser produzidas conforme pedido usando tecnologias de laser e EDM. Elétrodos de grafite foram produzidos usando texturização a laser e usados para texturizar superfícies de aço através EDM;

2. Revestimentos WSC com propriedades otimizadas foram depositados em amostras usando pulverização catódica;

3. As propriedades de revestimentos foram completamente caracterizadas relativamente às suas composições elementar e molecular, espessura, dureza, e módulo de Young. Amostras testadas foram investigadas usando microscopia ótica, perfilometria 3D, SEM/EDS, e espectroscopia Raman;

4. As superfícies texturizadas foram sujeitas a testes tribológicos, nomeadamente block-on-ring, cylinder-on-flat, e flat-on-flat;

5. As pistas de desgaste foram investigadas usando várias técnicas de caracterização. Vestígios de óxidos de ferro foram encontrados nas regiões texturizadas com desgaste;

6. Um modelo de método dos elementos finitos baseado na equação de Reynolds foi desenvolvido. Este modelo prevê o coeficiente de atrito e curvas de Stribeck para várias superfícies texturizadas e não texturizadas e para diferentes regimes de lubrificação.