Análise da influência de atmosferas de sinterização no comportamento mecânico e tribológico de compósitos autolubrificantes a seco

Abstract

O Laboratório de Materiais (LabMat) do Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC vem, ao longo dos últimos anos, desenvolvendo compósitos autolubrificantes de matriz metálica através da metalurgia do pó, que possam entregar baixos coeficientes de atrito mantendo boas propriedades mecânicas. Essas soluções representam uma alternativa promissora para a utilização em excesso de óleos e graxas em ambiente industrial, além de poderem ser empregadas em situações de alta pressão de contato, vácuo ou altas temperaturas, nas quais os óleos tradicionais são ineficazes. À luz desses desenvolvimentos, este estudo visa avaliar a influência dos parâmetros de sinterização nas propriedades mecânicas e tribológicas finais do material, além das consequências dessas variáveis na sinterização em condições industriais. Para isso foi selecionada uma liga de aço autolubrificante já desenvolvida no LabMat, com carbono na forma de grafite e nitreto de boro hexagonal (hBN) como partículas de lubrificante sólido dispersas no volume da matriz do material. Um design de experimentos buscou avaliar a influência dos parâmetros: temperatura de sinterização, composição da atmosfera e fluxo dos gases em escala laboratorial e industrial. Foram feitos ensaios de microestrutura, tribologia e tração, estes últimos avaliados com análises estatísticas. Os resultados mostram a temperatura como fator dominante de influência na tensão de escoamento das amostras, além de descarbonetação nas peças sinterizadas com hidrogênio na atmosfera na condição laboratorial, com crescimento da camada afetada com o fluxo dos gases. Na escala industrial, o ciclo realizado com 10% H2 a 1120°C, não apresentou descarbonetação e resultados de tribologia com durabilidade 28,4% melhores que na condição de laboratório. Além disso, também foram investigadas as diferenças microestruturais e nas propriedades em função da posição no forno industrial durante o ciclo térmico de sinterização.