Correlação entre parâmetros de rugosidade e mecanismos de desgaste em dois polímeros comerciais

Abstract

O desgaste de materiais é uma das principais vertentes de estudo da tribologia. Economicamente, os mecanismos de abrasão e adesão contribuem de forma significativa no custo de falhas mecânicas, sendo de interesse industrial seu estudo e prevenção. O presente estudo propõe-se a analisar superfícies desgastadas de materiais poliméricos a fim de correlacionar os parâmetros de rugosidade aos mecanismos de desgaste. São duas as categorias de polímeros analisados: poliacetal com adição de negro de fumo (polímero preto) e poliacetal natural (polímero branco). As superfícies dos polímeros desgastados foram avaliadas através da descrição dos mecanismos existentes, por meio de microscopia óptica, e análise topográfica, por meio de interferometria e quantificação dos parâmetros de rugosidade, tanto bidimensionais quanto tridimensionais. Também, foram quantificados o número de vales, profundidade e espaçamento médios. Para os polímeros pretos, constatou-se que, quanto maior a severidade de abrasão, mais a superfície se torna assimetricamente negativa, com vales mais largos e mais profundos. Para os polímeros brancos, verificou-se que, com o aumento da parcela adesiva, os vales ficaram mais estreitos e ligeiramente mais profundos, contudo sem apresentar uma tendência clara dos parâmetros superficiais.

Material wear is one of the main aspects of the study of tribology. Economically, abrasion and adhesion mechanisms significantly contribute to the cost of mechanical failures, and their study and prevention is of industrial interest. The study proposes to analyze worn surfaces of polymeric materials in order to correlate the roughness parameters to the wear mechanisms. There are two categories of polymers analyzed: polyacetal with added carbon black (black polymer) and natural polyacetal (white polymer). The surfaces of the worn polymers were evaluated through the description of the existing mechanisms, by means of optical microscopy, and topographic analysis, by means of interferometry and quantification of the roughness parameters, both two-dimensional and three-dimensional. Also, the number of valleys, average depth and width were quantified. For black polymers, it is concluded that the greater the abrasion severity, the more the surface becomes asymmetrically negative, with wider and deeper valleys. For white polymers, it is concluded that, with the increase of adhesive portion, the valleys became narrower and slightly deeper, however without showing a clear trend of the surface parameters.