Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/92502
Title: CARACTERIZAÇÃO TRIBOLÓGICA DE CARBONETO DE TUNGSTÉNIO SINTERIZADO: INFLUÊNCIA DA FASE LIGANTE
Other Titles: Tribological Characterization of Sintered Tungsten Carbide: Binder’s Influence
Authors: Sequeira, Jorge Miguel Nobre
Orientador: Ramalho, Amílcar Lopes
Silva, Luís Miguel Cardoso Vilhena Pereira da
Keywords: Carboneto de Tungsténio; Tribologia; Atrito; Desgaste; Ligante; Tungsten Carbide; Tribology; Friction; Wear; Binder
Issue Date: 21-Jul-2020
Serial title, monograph or event: CARACTERIZAÇÃO TRIBOLÓGICA DE CARBONETO DE TUNGSTÉNIO SINTERIZADO: INFLUÊNCIA DA FASE LIGANTE
Place of publication or event: Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra
Abstract: Sliding wear of various tungsten carbides is not widely scrutinized, or a mathematical model isn´t known to quantify the wear volume as a function of severity. In addition to the above, the behavior of the friction coefficient is also unknown, or how it evolves, once again, according to severity. In short, the scientific and industrial community is not aware of the influence of the variation of the binding phase on the tribological behavior of WC-based hard metals. This study will focus on non-lubricated sliding wear.The objective of this dissertation is to understand the effect of the variation of the constitution of the binder phase on the tribological properties of WC cemented carbides, as well as to establish a relationship between these and the mechanical properties of WC composites, such as fracture toughness and the hardness.In order to study the influence of the composition of the binding phase, tribological tests were carried out with the aid of a tribometer. This equipment, in addition to performing the intended wear tests, provides key experimental data for understanding the evolution of friction in each test, as well as allowing the calculation of the corresponding average friction coefficient. To create a mathematical model that characterizes wear according to severity, it is necessary to determinate the volume of the wear tracks. The determination of this volume of worn material was carried out with the aid of the Mitutoyo SJ-500 profilometer, followed subsequently by treatment of the generated data, using numerical integration. Then, the specific wear rate was determined, both for the wear tracks and for the counterbody. Finally, the wear surfaces were analyzed using scanning electron microscopy.Through the analysis of the results obtained, and excluding a certain initial running-in effect, it appears that the friction coefficient is independent of the sliding distance, but it depends on the normal load applied to the contact. This does not present any correlation with the volume of material, but the severity plays a predominant role, since, through the results obtained it is possible to conclude that the greater the severity, the greater the depth of the wear tracks. Consequently, this increase in the depth of the wear tracks leads to a greater volume of worn material in the samples.
O desgaste por deslizamento, de diversas ligas de metal duro à base de carboneto de tungsténio não são amplamente escrutinadas, nem se conhece um modelo matemático que quantifique o volume desgastado em função da severidade. Para além do referido, também não é conhecido o comportamento do coeficiente de atrito, nem como este evolui, mais uma vez, em função da severidade. Em suma, não é do conhecimento da comunidade científica e industrial a influência da variação da fase ligante no comportamento tribológico dos metais duros à base de WC. Este estudo focar-se-á no desgaste por deslizamento na ausência de matéria lubrificante.O objetivo, da presente dissertação, é compreender o efeito da variação da constituição da fase ligante nas propriedades tribológicas dos carbonetos cementados de WC, bem como estabelecer uma relação entre estas e as propriedades mecânicas dos compósitos de WC, tais como a tenacidade à fratura e a dureza. De modo a estudar a influência da composição da fase ligante, foram realizados ensaios tribológicos com auxílio de um tribómetro. Este equipamento, além de realizar os ensaios de desgaste pretendidos, fornece dados experimentais fulcrais para a compreensão da evolução do atrito em cada ensaio, bem como permite o cálculo do coeficiente de atrito médio correspondente. Para criar um modelo matemático que caracterize o desgaste em função da severidade, é necessário determinar o volume das pistas de desgaste. A determinação deste volume de material desgastado foi realizado com auxílio do perfilómetro Mitutoyo SJ-500, seguindo-se, posteriormente, tratamento dos dados gerados, com recurso a integração numérica. De seguida, foi determinada a taxa específica de desgaste, tanto para as pistas de desgaste, como para o contra corpo. Por fim, as superfícies de desgaste foram analisadas através de microscopia eletrónica de varrimento.Através da análise dos resultados obtidos, e excluindo um certo efeito de rodagem inicial, verifica-se que o coeficiente de atrito é independente da distância de deslizamento, mas depende da carga normal aplicada no contacto. Este não apresenta qualquer correlação com o volume de material desgastado, mas a severidade desempenha um papel preponderante, uma vez que, através dos resultados obtidos é possível concluir que, quanto maior for a severidade, maior é a profundidade das pistas de desgaste. Consequentemente, este aumento de profundidade das pistas de desgaste, desemboca num maior volume de material desgastado nas amostras.
Description: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/92502
Rights: embargoedAccess
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