Participação da academia e indústria brasileira no “Leeds-Lyon Symposium on Tribology” de 2015.

por Tiago Cousseau

O Simpósio e a representatividade Brasileira:

Tribologia é a ciencia que estuda atrito, desgaste e lubrificação. Um dos congressos mais tradicionais e respeitados na area é o “Leeds-Lyon Symposium on Tribology“, que teve sua 42ª edição em 07 a 09 de Setembro de 2015. O simpósio este ano teve como tema chave: Surfaces and interfaces mysteries across the interface. Em decorrência, debateu-se em detalhe a interação entre superfícies (óxidos, terceiro corpo, etc.) e lubrificantes (em especial, os aditivos). O 42 Leeds-Lyon contou com a presença de mais de 300 pesquisadores provenientes dos quatro cantos do mundo.

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O Brasil teve uma participação ativa por meio de 3 trabalhos do Laboratório de Fenômenos de Superfície (LFS), Escola Politecnica – USP (sendo um em parceria com a Universidade Sueca de Halmstad), 2 trabalhos da Universidade Federal do Rio Grande do Norte e a coordenação de uma sessão de apresentações (LFS/USP). Dada a importancia do simpósio, o LFS / USP tem tido uma presença constante no mesmo, em especial com trabalhos gerados pelo consórcio de P&D automotivo “Desafios Tribologicos de Motores Flex- Fuel” (projeto FAPESP Nº 2009/54891-8). Vide tabela 1 e 2.

Tabela 1 – Trabalhos desenvolvidos e apresentados no 42º Leeds-Lyon Symposium por autores Brasileiros (2015).

  • T. Cousseau; J.S.R Acero; A. Sinatora – USP. Tribological response of fresh and used engine oils: the effect of surface texturing, roughness and fuel type
  • Z. Dimkovski (Halmstad University), E. Tomanik, F. Profito – USP. Influence of surface waviness on predictions of friction between cylinder liner and oil control ring
  • A. Rodrigues; T. Yonami-me; E. Albertin; A. Sinatora – USP. Pin on disc tribotests with addition of Cu particles as an interfacial media: characterization of disc tribosurface using SEM-FIB techniques
  • S. Alves; V. Mello; E. Faria; A.P. Camarog- UFRN. Nanolubricants developed from tiny CuO nanoparticles
  • J.O. Junior; A. Medeiros; A. Farias- UFRN. Characterization of the dynamic behaviour of lubricity fuels using vibration signals and multiresolution analysis

Tabela 2 – Trabalhos desenvolvidos e apresentados no 40º e 41º Leeds-Lyon Symposium pelo LFS/USP

  • F. Profito,D. Zachariadis, E.Tomanik. Deterministic modelling of the lubrication regime on piston ring–cylinder liner contact (2014)
  • E.M. Bortoleto; R.M. Souza; M.G.V. Cuppari. Atomistic simulation on the sliding of a rigid indenter over aluminum with crystalline defects (2013)
  • E. Tomanik, F. Profito, D. Zachariadis. Modelling of the Hydrodynamic Support of Laser Surface Texturing on Cylinder Bore and Piston rings (2011)

Brasil e os centros de excelência em Tribologia:

Durante os 3 dias de intensa troca de conhecimento com pesquisadores de todo o mundo duas situações ficaram claras: i) os temas chave estudados pelo LFS/USP são os mesmos das escolas de tribologia mais antigas e renomadas da Europa; ii) e o “gap” de conhecimento em tribologia entre Brasil e Europa é cada vez menor. Atualmente o Laboratório de Fenômenos de Superfície da USP é um dos centros de investigação que está na liderança da pesquisa sobre o impacto dos biocombustíveis, em particular do etanol, nos sistemas lubrificados dos motores de combustão interna, apesar do interesse internacional crescente no tema. Isto decorre, principalmente: i) dos incentivos dos órgãos de fomento para a pesquisa em biocombustíveis a exemplo do Projeto “Desafios Tribológicos em Motores Flex-Fuel” financiado pela FAPESP em colaboração com a VW, RENAULT, FIAT, MAHLE, TUPY, PETROBRAS, Unicamp, UFABC e USP, coordenado pelo Prof. Dr. Amilton Sinatora da USP; ii) e das demandas crescentes na redução de emissões de poluentes, que impulsionam às empresas a desenvolverem tecnologias para atingir as metas estabelecidas.

Resumo dos trabalhos apresentados pelo LFS da USP:

Cousseau, T, Ruiz, S. J., Sinatora, A. Tribological response of fresh and used engine oils: the effect of surface texturing, roughness and fuel type.

Superfícies anisotrópicas lisas e rugosas foram testadas em ensaios de movimento alternado com lubrificantes comerciais novos e usados em dinamômetro abastecidos por etanol e por gasolina em condições controladas. Verificou-se que tanto o sentido de deslizamento ( ou //) quanto o grau de envelhecimento do lubrificante afetam significativamente a eficiência do sistema uma vez que estes fatores estão diretamente relacionados com o funcionamento dos aditivos lubrificantes. O efeito da textura dá-se pela maior ou menor facilidade de remoção de óxido das superfícies durante o contato, que é considerado um requerimento para o funcionamento dos aditivos redutores de atrito; já o efeito de uso do óleo foi atribuído a degradação térmica do aditivo modificador do atrito e da interação do mesmo com o combustível brasileiro, o qual inibe o efeito de redução de atrito. Estes resultados estão resumidos na Figura 3, a qual mostra que apenas o lubrificante novo quando o ensaio foi realizado com deslizamento no sentido perpendicular às linhas de retificação mostrou redução de atrito (5W30).

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Figura 3 – Coeficiente de atrito em função do tempo medido no sentido paralelo e perpendicular às linhas de retificação.

Dimkovski Z., Profito F., Tomanik E. Influence of surface waviness on predictions of friction between cylinder liner and oil control ring.

Os efeitos de forma, ondulação e asperezas de cilindros de motor de combustão interna foram analisados quando em contato com o anel de terceiro canalete (anel de controle de óleo) utilizando uma análise multi-escala. Esta análise mostrou que as condições de contato alteram-se significativamente devido à utilização de filtros, prática atual comum. Estes filtros geram uma distribuição mais uniforme de asperezas (ver Fig. 4),de modo que o atrito (Friction Mean Effective Pressure – FMEP) gerado no regime limítrofe de lubrificação diminui e a parte hidrodinâmica aumenta para uma dada velocidade, podendo gerar interpretações errada dos resultados.

Figura 4 - Contato de asperezas da superfície de um cilindro de um motor após 320h de rodagem (área escura). Distribuição depende do filtro utilizado. Da esquerda para direita: Superfície sem filtragem, superfícies filtrada utilizando filtro Gaussiano robusto com 2,5mm, 0,8mm e 0,25mm.

Figura 4 – Contato de asperezas da superfície de um cilindro de um motor após 320h de rodagem (área escura). Distribuição depende do filtro utilizado. Da esquerda para direita: Superfície sem filtragem, superfícies filtrada utilizando filtro Gaussiano robusto com 2,5mm, 0,8mm e 0,25mm.

A.C.P. Rodriguesa*, T. Yonamineb, E. Albertinb A. Sinatorac, C.R.F. Azevedoa. Pin on disc tribotests with the addition of cu particles as an interfacial media: characterization of disc tribosurfaces using sem-fib techniques.

O efeito da adição de cobre como meio interfacial (400 μm, 20 μm and 50 nm) na microestrutura e topografia da tribosuperfície de discos após ensaios pino contra disco (aço/aço) foi evidenciada pela comparação com a condição sem adição de meio interfacial. Microscopia eletrônica de varredura (MEV), feixe de íons focalizado (FIB) e mapeamento de raios X (XEDS) foram as técnicas utilizadas para caracterizar a composição química, microestrutura, tribofilme e camadas deformadas plasticamente na superfície dos discos. A caracterização topográfica mostrou a presença de terceiro corpo e plateaus com marcas de desgaste, e, para algumas condições, a formação de uma camada de transferência de óxido. Observou-se com o mapeamento de raios X a presença de oxigênio associado ao ferro para todas as condições. Adicionalmente, foi observada a adesão expressiva de partículas de cobre nas tribos-superfícies das condições 20 μm e 50 nm. As seções transversais em FIB revelaram a heterogeneidade da superfície, mostrando a formação de camadas transformadas tribologicamente (STT); trincas sub-superficiais; destacamento de regiões plasticamente deformadas e a formação de debris. A formação de uma camada oxidada, compacta e contínua foi apenas observada nas condições sem adição de meio interfacial e com adição de cobre a 400μm.

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