Análise tribológica do aço-cromo ASTM 52100 na presença de blendas diesel : etanol por meio de ensaios de fricção cíclica de alta frequência

Abstract

Devido ao aumento na demanda do consumo por óleo diesel no transporte rodoviário e em diversos segmentos industriais, aliado a necessidade de mitigação dos impactos ambientais originados pela queima do diesel fóssil, cresce o interesse em ampliar a participação do mercado de combustíveis renováveis. Em função disto, este trabalho tem o objetivo de analisar o comportamento do desgaste por fricção cíclica em alta frequência do aço-cromo ASTM 52100 na presença de blendas de diesel comercial (S500 e S10) com adições de etanol hidratado combustível (EHC) comercial nas porcentagens de 2%, 4,5% e 7% (v/v). As análises foram realizadas baseadas na norma ASTM G 133 (Standard Test Method for Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear) utilizando um tribômetro pino-sobre-disco do tipo HFRR (High Frequency Reciprocating Rig), com pino de alumina (contra-corpo) e o disco de aço ASTM 52100 (corpo), frequência de 50 Hz, carga aplicada de 2, 5 e 8 N e distâncias percorridas de 100, 300 e 500 m. Antes dos ensaios, as amostras foram submetidas a lixamento e polimento, padronizando as características de planicidade e rugosidade superficial. Foram obtidas curvas dos comportamentos das forças e dos coeficientes de atrito durante os ensaios. As pistas de desgaste foram analisadas por microscopia ótica para determinação das dimensões das pistas e volumes desgastados, enquanto a microscopia eletrônica de varredura foi utilizada para identificar os mecanismos de desgaste associados. A presente avaliação demonstra que o desgaste apresenta relação direta com o aumento da carga aplicada, conforme análise realizada. Observou-se, que o desgaste tende, com relação mais fraca, a se elevar com o crescimento do deslocamento e com o aumento no percentual de etanol.

Due to the increase in diesel consumption in road transport and in several industrial segments, linked to the need to mitigate the environmental impacts caused by the use of fossil diesel, interest is growing in expanding the share of renewable fuels in the market. Thus, this work aims to analyze the behavior of fretting wear of ASTM 52100 chromium-steel in the presence of mixtures of commercial diesel (S500 and S10) with additions of commercial hydrated ethanol fuel (EHC) in percentages of 2%, 4.5% and 7% (v/v). The analyzes were carried out based on the ASTM G 133 standard (Standard Test Method for Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear) using a pin-on-disc tribometer, type HFRR (High Frequency Reciprocating Rig), with an alumina pin as a counter-body, and ASTM 52100 chrome-steel discs as body, frequency of 50 Hz, applied load of 2, 5 and 8 N and sliding distances of 100, 300 and 500 m. Before testing, the samples were subjected to grinding and polishing to standardize the characteristics of flatness and surface roughness. Tangential forces and friction coefficients were obtained during the tests. Wear tracks were analyzed using optical microscopy to determine track dimensions and worn volumes, while scanning electron microscopy was used to identify associated wear mechanisms. This evaluation demonstrates that wear is directly related to the increase in applied load, according to the analysis carried out. It was observed that wear tends, with a weaker relationship, to increase with the increase in displacement and the increase in the percentage of ethanol.