Tribologia e Temperatura de Contato do Peek Deslizando Contra Latão, Peek e Alumina

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dc.contributor.advisor1Scandian, Cherlio
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4393-719X
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8466752738430250
dc.contributor.authorCamporez, Rubson Mação
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-2378-025X
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2417559348617413
dc.contributor.referee1Mello, Valdicleide Silva e
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6413-6650
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4147387781308845
dc.contributor.referee2Strey, Nathan Fantecelle
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-2568-116X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3613706957012460
dc.contributor.referee3Silva, Carlos Henrique da
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-2897-4347
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6218847264452522
dc.contributor.referee4Souza, Roberto Martins de
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-7384-1914
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/4586350967708284
dc.date.accessioned2024-06-19T11:05:31Z
dc.date.available2024-06-19T11:05:31Z
dc.date.issued2024-01-30
dc.description.abstractThe increase in contact temperature resulting from friction during sliding between bodies influences tribological behavior, leading to changes in the microstructure and properties of materials. This thermal increase can induce softening and melting of the bodies, phenomena particularly impactful in polymers due to their low glass transition and melting temperatures. Therefore, studying and predicting the contact temperature for polymeric materials is of paramount importance to maximize their tribological application. The calculation of the contact temperature can be performed by numerical methods or through mathematical models developed for problems of lesser geometric complexity and boundary conditions. Despite the relevance and presence of methodologies for determining the contact temperature, this challenge persists in contexts involving polymeric pairs. The obstacle arises from simplifications and from not considering changes in material properties as a function of temperature. A case that occurs with polymers is the alteration of thermal conductivity, which is sensitive to the molecular ordering of polymer chains, as well as to temperature and contact pressure. The literature has gaps to be filled regarding the contact temperature of polymers, especially polymer-polymer pairs. In this context, an investigation of the contact temperature of spheres and cylindrical pins (geometry) of two different diameters (dimension) of polyetheretherketone (PEEK), an ultra-high-performance polymer, sliding against brass, PEEK, and alumina discs was conducted, varying the normal load (13 different loads) and sliding velocity (0.5 and 1 m/s). Additionally, the surface temperature of the disc was measured during the test using an infrared thermal camera. Overall, it was observed that sliding velocity, geometry, dimension, and nature of the discs influenced the parameters used in calculating the contact temperature, such as heat partition and the Peclet number. In contrast, regarding the increase in flash temperature, nominal temperature, and maximum contact temperature, sliding velocity did not influence, while the geometry, dimension, and nature of the discs did. Errors between the temperature measured with the thermal camera and one of the components of the contact temperature were observed, and to improve the accuracy of the mathematical model, the use of correction factors called γ1 and γ2 was proposed, which multiply the thermal conductivities of the pin/sphere and disc, respectively. With their use, errors were reduced to zero under some conditions, increasing the applicability of the mathematical model of contact temperature.
dc.description.resumoO aumento da temperatura de contato, resultante do atrito durante o deslizamento entre corpos, influencia o comportamento tribológico, gerando mudanças na microestrutura e propriedades dos materiais. Esse aumento térmico pode induzir amolecimento e fusão dos corpos, fenômenos particularmente impactantes em polímeros devido às suas baixas temperaturas de transição vítrea e de fusão. Portanto, estudar e prever a temperatura de contato para materiais poliméricos é de suma importância para maximizar sua aplicação tribológica. O cálculo da temperatura de contato pode ser realizado por métodos numéricos ou através de modelos matemáticos desenvolvidos para problemas de menor complexidade geométrica e de condições de contorno. Apesar da relevância e presença de metodologias para a determinação da temperatura de contato, tal desafio persiste em contextos envolvendo pares poliméricos. O obstáculo decorre das simplificações e por não considerar mudanças nas propriedades dos materiais em função da temperatura. Um caso que ocorre com polímeros é a alteração da condutividade térmica, a qual é sensível ao ordenamento molecular das cadeias poliméricas, bem como à temperatura e pressão de contato. A literatura possui lacunas a serem preenchidas no que se refere à temperatura de contato de polímeros, em especial par polímero-polímero. Neste contexto, foi realizada uma investigação da temperatura de contato de esferas e pinos cilíndricos (geometria) de dois diâmetros (dimensão) diferentes do poli-éter-éter-cetona (PEEK), um polímero de ultra alto desempenho, deslizando contra discos de latão, PEEK e alumina variando a carga normal (13 diferentes cargas) e velocidade de deslizamento (0,5 e 1 m/s). Além disso, a temperatura da superfície do disco foi medida, durante o ensaio, utilizando uma câmera térmica infravermelho. De maneira abrangente, observou-se que a velocidade de deslizamento, a geometria, a dimensão e a natureza dos discos influenciaram nos parâmetros empregados no cálculo da temperatura de contato, tais como a partição de calor e o número de Peclet. Em contraste, em relação ao aumento da temperatura flash, ao aumento da temperatura nominal e a temperatura máxima de contato, a velocidade de deslizamento não influenciou, enquanto a geometria, a dimensão e a natureza dos discos apresentaram. Erros entre a temperatura medida com a câmera térmica com uma das parcelas da temperatura de contato foram observados e para melhorar a acurácia do modelo matemático foi proposto o uso de fatores de correção chamados de γ1 e γ2 que multiplicam as condutividades térmicas do pino/esfera e disco, respectivamente. Com seu uso, os erros foram reduzidos a zero em algumas condições aumentando a aplicação do modelo matemático da temperatura de contato.
dc.description.sponsorshipCAPES
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17385
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectPEEK
dc.subjecttemperatura de contato
dc.subjectmodelo matemático
dc.subjectatrito
dc.subjectpolímero-polímero
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqÁrea(s) do conhecimento do documento (Tabela CNPq)
dc.titleTribologia e Temperatura de Contato do Peek Deslizando Contra Latão, Peek e Alumina
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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