Tribologia – o que envolve e quais são as suas aplicações?

O que é tribologia?

A tribologia é definida como a ciência e a tecnologia que estudam superfícies em movimento relativo e interação mútua. Abrange o estudo do atrito, desgaste e lubrificação, bem como as interações que ocorrem na interface entre corpos em contato. Esses processos incluem, entre outros, a transferência de forças, a conversão de energia mecânica, transformações físico-químicas e fenômenos de intertravamento mecânico resultantes da morfologia e topografia da superfície. O principal objetivo da tribologia é compreender as interações superficiais , possibilitando assim a resolução de problemas e a identificação de soluções adequadas. Este campo é interdisciplinar por natureza – baseia-se em conhecimentos de engenharia mecânica, ciência dos materiais, engenharia química e muitas outras disciplinas. Essa abordagem ampla é essencial para explicar completamente os complexos fenômenos físicos que ocorrem na zona de atrito.

O mecanismo de fricção

O atrito é, por definição, a resistência tangencial ao movimento entre dois corpos sólidos em contato. A magnitude dessa resistência é função dos materiais, da geometria e das propriedades da superfície dos corpos em contato, bem como das condições de operação e do ambiente. Esse mecanismo resulta de interações físicas que ocorrem principalmente em escala microscópica. Os seguintes tipos são distinguidos:

• Atrito cinético (de movimento) – resistência entre duas superfícies em contato e em movimento relativo uma à outra.
• Atrito estático – presente durante a transição do repouso para o movimento, bem como quando o movimento cessa. Geralmente maior que o atrito cinético.

As superfícies dos corpos, mesmo aquelas que parecem perfeitamente lisas, são repletas de depressões e irregularidades em nível molecular. Durante o movimento, essas irregularidades se interligam e se entrelaçam, e a superação dessas barreiras requer o fornecimento de energia externa. A adesão também é um fenômeno fundamental no contexto do atrito. Nos pontos de contato entre os corpos, formam-se ligações intermoleculares, incluindo forças de van der Waals e forças capilares. Além disso, durante o processo de atrito, cargas elétricas são geradas nas superfícies (efeito triboelétrico). Essas cargas aumentam as forças iônicas superficiais, o que promove a formação de forças de contato adesivas. Veja nossa seleção de agentes antiaderentes . Vale ressaltar que o atrito ocorre não apenas na interface entre dois objetos diferentes, mas também dentro de um mesmo corpo, quando suas camadas ou partículas se movem umas em relação às outras. Esse fenômeno é conhecido como atrito interno . Sua natureza depende do estado da matéria – em gases e líquidos, manifesta-se como viscosidade (forças relativamente pequenas), enquanto em sólidos é muito mais forte, devido à organização ordenada dos elementos estruturais.

Lubrificantes como substâncias redutoras de atrito

A lubrificação é o método fundamental utilizado na manutenção de máquinas para a fabricação de produtos. No caso de componentes deslizantes, como sistemas pistão-cilindro, engrenagens e cames, a lubrificação entre dois ou mais componentes é essencial para garantir o bom funcionamento da máquina. Um lubrificante é uma substância projetada para reduzir o atrito entre superfícies em contato, o que, em última análise, reduz o calor gerado durante o movimento dessas superfícies. O mecanismo de ação baseia-se na substituição do atrito seco (entre sólidos) pelo atrito interno de um fluido de baixa viscosidade ou pela formação de uma camada limite estável . Além de reduzir o atrito, a lubrificação adequada contribui para:

• Dissipação de calor,
• Redução de ruído,
• Proteção contra corrosão,
• Vedação eficaz,
• Remoção de contaminantes.

Óleo base – o fator chave na redução do atrito

Os óleos básicos são as matérias-primas utilizadas na produção de lubrificantes, e suas propriedades têm um impacto significativo no desempenho e nas características do produto final, incluindo viscosidade, estabilidade/durabilidade e capacidade de suportar carga. Existem cinco grupos principais de óleos básicos: Grupos I, II e III – óleos derivados de petróleo . O Grupo I compreende os óleos mais baratos, obtidos por meio de refino simples com solventes. Eles são caracterizados por uma saturação de hidrocarbonetos inferior a 90%e um índice de viscosidade de 80 a 120. Os óleos básicos do segundo grupo são produzidos por meio de um processo de hidrocraqueamento. Eles apresentam propriedades melhores do que os óleos do Grupo I. Contêm menos impurezas e têm um índice de viscosidade mais alto. Os óleos do Grupo III são produtos de altíssima pureza, submetidos a hidrocraqueamento profundo. Suas propriedades são semelhantes às dos óleos sintéticos . Grupo IV – óleos sintéticos. Eles são caracterizados por alta estabilidade térmica e oxidativa. Além disso, apresentam baixa variação de viscosidade em uma ampla faixa de temperatura.

Este grupo de compostos inclui as polialfaolefinas (PAO), que são hidrocarbonetos sintéticos populares. São produtos da polimerização do etileno obtido do petróleo bruto através do craqueamento da nafta. Devido à sua saturação completa (sem ligações duplas), esses óleos são resistentes à oxidação e à degradação em altas temperaturas.

Grupo V – outros óleos básicos

Este grupo inclui todas as outras bases, incluindo ésteres, polialquilenoglicóis (PAG) e silicones. Alternativas de origem vegetal aos óleos minerais e sintéticos também estão se tornando cada vez mais comuns. Estas são principalmente triglicerídeos naturais, como o óleo de colza ou de girassol.

Óleos básicos – a gama do Grupo PCC

O Grupo PCC oferece uma linha completa de óleos básicos especiais usados ​​em lubrificantes sintéticos. Esses produtos são utilizados em fluidos hidráulicos , fluidos de usinagem , compressores , caixas de engrenagens industriais e na indústria têxtil . Uma ampla gama de produtos está disponível na série Rokolub . Estes são principalmente:

• Polialquilenoglicóis (PAG) solúveis em água (séries Rokolub 50-B e Rokolub 60-D) ,
• Polialquilenoglicóis (PAG) insolúveis em água (séries Rokolub PB e Rokolub PO-D) ,
• Ésteres de fosfato (séries Rokolub FR I e Rokolub FR T) .

Aditivos AW e EP e características de fricção tribológica

Em óleos e graxas usados ​​na indústria, os óleos básicos são o principal componente. Aditivos que melhoram o desempenho desempenham um papel significativo, aprimorando as propriedades naturais dos óleos básicos. Os aditivos que melhoram as propriedades lubrificantes são compostos químicos que participam de reações triboquímicas. Os mais comuns são os aditivos que controlam o desgaste e o atrito. Eles podem ser classificados como aditivos antidesgaste (AW) ou aditivos de extrema pressão (EP). Veja nossa seleção de aditivos antidesgaste .

Aditivos antidesgaste (AW)

Os aditivos antidesgaste (AW) são componentes lubrificantes que reagem quimicamente com a superfície metálica a ser protegida, formando um revestimento protetor que a protege do desgaste em condições de lubrificação limite. Os aditivos antidesgaste criam uma superfície menos suscetível a danos do que o metal base desprotegido. Os tipos comuns de aditivos antidesgaste incluem compostos de zinco (por exemplo, dialquilditiofosfato de zinco, ZDDP), compostos de molibdênio (por exemplo, ditiocarbamato de molibdênio) e aditivos à base de fósforo e boro. O Grupo PCC oferece aditivos AW – estes são produtos da série Rokolub AD (por exemplo, Rokolub AD 246 ultra ).

Aditivos de extrema pressão (EP)

Sua principal função é evitar o contato superficial sob cargas extremamente elevadas. Eles reagem quimicamente com as superfícies metálicas, formando uma camada protetora que as protege contra travamento e desgaste. Os aditivos EP permitem que a graxa suporte pressões de curto prazo que excedem sua capacidade normal de carga sem sofrer danos. Geralmente, atuam com mais intensidade e agressividade do que os aditivos antidesgaste. Exemplos típicos de aditivos EP incluem compostos à base de enxofre (como graxas e óleos sulfurizados), compostos de fósforo (como fosfatos e tiofosfatos) ou substâncias como grafite e sulfetos de molibdênio. No portfólio do Grupo PCC, os aditivos EP são principalmente produtos da série EXOfos (como EXOfos PA-080S e EXOfos PB-184 ). Explore a linha completa de aditivos de extrema pressão .