Construção de um equipamento de ensaio de desgaste microabrasivo por esfera rotativa fixa para análise do desgaste em materiais poliméricos produzidos por manufatura aditiva.

Abstract

A manufatura aditiva é um processo de fabricação em expansão em engenharia pela possibilidade de fabricar peças com geometria complexa e/ou combinar diferentes materiais em um número reduzido de etapas quando comparado aos processos convencionais de fabricação. Entretanto, estudos sobre seus processos, aplicações e implicações são ainda incipientes. Com a finalidade de suprir essas lacunas, este trabalho tem o objetivo de projetar e construir uma máquina de ensaio de desgaste microabrasivo por esfera rotativa fixa para analisar o comportamento ao desgaste abrasivo de materiais poliméricos produzidos por manufatura aditiva para aplicação em uma indústria de bebidas. O projeto e desenvolvimento do equipamento foi baseado em um equipamento comercial. Os polímeros analisados foram de Nylon, Nylon + Fibra de Carbono, ABS, PETG e Iglidur, fabricados por manufatura aditiva conforme parâmetros recomendados pelos fabricantes. A dureza Vickers, com carga de 1 kg, foi medida e comparada com outras propriedades de catálogos. Foi empregado lama abrasiva com 10% de dióxido de silício (SiO2) em água destilada, o tamanho médio de 80% das partículas está entre 1 a 5 μm. O contra corpo esférico fabricado em nylon possuía 25,4 mm de diâmetro. A carga normal utilizada foi de 0,5 N. Ao realizar os ensaios, os diâmetros das crateras foram medidos por microscopia óptica e, então, calculados os valores do coeficiente de desgaste (k) para cada amostra avaliada, neste momento também foi avaliado o mecanismo de desgaste predominante. O equipamento desenvolvido permitiu avaliar a resistência ao desgaste dos corpos de prova e classificá-los em função da taxa de desgaste. O Nylon apresentou menor valor de k e o ABS o maior valor de coeficiente de degaste. Uma possível explicação pode ser em função da baixa dureza e alto alongamento na ruptura do Nylon, enquanto o ABS houve uma influência de sua alta dureza, entretanto não foi possível associar com o alongamento. O mecanismo de desgaste predominante em todas as amostras foi o microsulcamento/microcorte, este mecanismo era esperado devido às condições de teste. O Nylon com fibra de carbono apresentou a maior valor de dureza, aproximadamente 316 % maior comparado ao Nylon puro, porém, apresentou um coeficiente de desgaste 128 % maior. Este resultado mostra como o comportamento tribológico de polímeros é complexo e precisa ser bem avaliado antes de aplicado na indústria. O projeto e construção do equipamento de ensaio de desgaste microabrasivo por esfera rotativa fixa apresentou resultados satisfatórios e se comportou de maneira estável.