2. Bakgrunn og problemstilling(er)
2.5 Praktiseringen av kommunal eiendomsskatt i Kragerø
A análise macro no MEV modo SE, como mostra a figura 5.2.18-a, não revelou os roving das fibras de vidro expostos à superfície de contato do material de fricção do conjunto C. O modo BSE - figura 5.2.18-b - mais uma vez, mostrou a predominância do tribofilme sobre a estrutura dos rovings.
Figura 5.2.18: Material de fricção do conjunto embreagem C - superfície de atrito após ensaio em campo no regime de alta severidade observada de forma macro por MEV modo (a)
SE e (b) BSE - [TB: tribofilme].
- a – (SE) - b – (BSE)
Na superfície da matriz polimérica foram identificadas marcas de desgaste que se assemelharam ao modo de desgaste por abrasão (riscos paralelos). Essas marcas são exibidas na figura 5.2.19-a. Talib, Muchtar e Azhari (2003) também notaram na matriz polimérica de freios, marcas de desgaste abrasivo similar a esta.
No MEV modo BSE, figura 5.2.19-b, foram revelados o tribofilme e os debris de desgaste que se agruparam nas cavidades geradas na matriz polimérica como decorrência da heterogeneidade da microestrutura. Uma parte dos debris foi compactada e a outra permaneceu livre na cavidade. A sua morfologia é apresentada na figura 5.2.19-c, e a caracterização da superfície do tribofilme em maior aumento, revelaram trincas na estrutura, como exibe a figura 5.2.19-d.
As intensidades dos elementos químicos detectados por EDS nos pontos A (tribofilme) e B (debris soltos) foram equivalentes. As figuras 5.2.19-e e 5.2.19-f mostram maiores intensidades para o oxigênio e o cobre, e um pouco menor para o ferro, o silício e o enxofre e, baixa intensidade para o alumínio, o cálcio e o bário.
TB
TB
Figura 5.2.19: Material de fricção – matriz polimérica após ensaio em campo no regime de alta severidade observada pela superfície de atrito por MEV modo (a) SE e (b - d) BSE; espectro EDS de raios X obtido no ponto (e) A e (f) B.
- a - - b - - c – - d – - e - - f –
A
B
TB
trincas
Em seção transversal, o MEV modo BSE revelou sobre a matriz polimérica um tribofilme de estrutura bem heterogênea, tanto na composição química quanto nas camadas que o compõe (ver figura 5.2.20-a). As espessuras dessas camadas variaram de 11 a 57 µm. A morfologia do tribofilme é mostrada na figura 5.2.20-b. Figura 5.2.20: Material de fricção – matriz polimérica após ensaio em campo no regime de alta
severidade observada em seção transversal por MEV modo BSE: (a) macro e (b) estrutura do tribofilme.
- a - - b –
A estrutura do roving das fibras de vidro vista no MEV modo SE foi encontrada totalmente coberta pelo tribofilme, como mostra a figura 5.2.21-a. No entanto, trincas na superfície do platô secundário foram identificadas quando a estrutura do roving foi caracterizada em maior ampliação, como traz a figura 5.2.21-b.
Em outros rovings, como traz a figura 5.2.21-c, foi identificado o tribofilme também desenvolvido. Mas, em razão da severidade da aplicação, parte do tribofilme se rompeu, pois como exibe a figura 5.2.21-d, uma parte da estrutura do roving das fibras de vidro ainda estava coberta pelo tribofilme, e noutra parte, as fibras de vidro estavam expostas a superfície e com as pontas desgastadas.
Em seção transversal e no MEV modo BSE, foi identificado um tribofilme heterogêneo na sua composição química, estrutura das camadas e espessura. A figura 5.2.22-a mostra que num mesmo roving formou-se um tribofilme de diferentes morfologias. A espessura do tribofilme visualizado na figura 5.2.22-b variou de 6 a 12 µm e, foi formado por 3 diferentes camadas, como mostra em detalhe a figura 5.2.22-c. A camada 1 é a mais fina e está mais próxima a superfície de atrito. Já a espessura média do tribofilme apresentado na figura 5.2.22-d foi em torno de 12 µm.
Figura 5.2.21: Material de fricção – roving das fibras de vidro após ensaio em campo no regime de alta severidade observado pela superfície de atrito por MEV modo (a - b) BSE e (c - d)
SE.
- a - - b –
- c – - d –
Figura 5.2.22: Material de fricção – roving das fibras de vidro após ensaio em campo no regime de alta severidade observado em seção transversal por MEV modo BSE: (a) macro, (b) espessura e (c) detalhes das camadas do tribofilme da área azul; (d) detalhes da morfologia e espessura do tribofilme da área laranja; (e) mapa composicional dos elementos químicos obtido por EDS.
- a – - b –
TB danificado
fibras de vidro expostas
TB danificado
TB
fibras de vidro
trincas
- c –
- d -
- e -
A distribuição dos elementos através do mapa composicional que foi obtido por EDS e que está apresentado na figura 5.2.22-e, revelou na camada 1 uma maior intensidade dos elementos químicos cobre, enxofre e ferro.
1
2
3
camada de resina protetora camada de resina protetora
O fio de cobre foi também observado plasticamente deformado por MEV modo SE (ver figura 5.2.23-a), e com traz a figura 5.2.23-b, sobre a sua superfície foi desenvolvido um tribofilme de várias camadas. Em outro fio de cobre, que foi caracterizado no modo BSE, o tribofilme foi também visto bem desenvolvido sobre este elemento estrutural, como mostram as figuras 5.2.23-c, e 5.2.23-d em detalhe.
Figura 5.2.23: Material de fricção – fio de cobre após ensaio em campo no regime de alta severidade observado pela superfície de atrito por MEV modo (a - b) SE e (c - d) BSE.
- a – - b –
- c – - d -
A figura 5.2.24-a traz o fio de cobre em seção transversal após caracterização no MEV modo BSE. Novamente foi visualizado um tribofilme heterogêneo. De acordo com a figura 5.2.24-b, a sua espessura variou de 7 a 35 µm. Em maior ampliação - figura 5.2.24-c, foram identificadas três camadas. Notou-se, em maiores aumentos, que os debris de desgaste estavam mais compactados na camada 1, a mais superior – figura 5.2.24-d. Na camada 2 (intermediária), mais áreas escuras foram identificadas (figura 5.2.24-e), o que indicou uma maior quantidade de vazios.
Figura 5.2.24: Material de fricção – fio de cobre após ensaio em campo no regime de alta severidade observado em seção transversal por MEV modo BSE: (a) macro e (b) tribofilme e (c) espessura e morfologia da camada (d) 1, (e) 2 e (f) 3.
- a – - b –
- c – - d –
- e – - f –
Os debris ficaram mais densos na camada que se encontra mais próxima a superfície de atrito, devido às tensões de contato e a temperatura serem maiores nessa região. Desta forma, a sinterização das partículas de desgaste foi maior e mais intensa, o que originou uma camada mais compactada.
3
2
1
As análises qualitativas por EDS revelaram que a intensidade do elemento químico ferro aumentou da camada 3 para 1, e a dos elementos oxigênio, cobre, enxofre e silício aumentaram no sentido inverso, isto é, da 1 para a 3. A figura 5.2.25 apresenta os espectros EDS de raios X obtidos para as respectivas camadas.
Figura 5.2.25: Material de fricção – espectros EDS de raios X obtidos nos pontos (a) 1, (b) 2 e (c) 3 dispostos na figura 5.2.24.
- a -
-- b -
- c –
A maior intensidade do elemento químico ferro na camada 1 está relacionada ao fato do contato ser mais intenso desta camada com a superfície do contracorpo de ferro fundido. Como está camada está mais densa e aparentemente mais
sintetizada em relação as camadas 2 e 3, a sua dureza pode também ser superior. No entanto esta propriedade precisa ser investigada. Desta forma, esta camada pode ter desgastado mais a superfície do contracorpo, o que provavelmente gerou maior quantidade de partículas metálicas.
Uma hipótese para a redução da intensidade dos elementos químicos pertencentes ao material de fricção da camada 1 para a 3 é que durante os primeiros ciclos de contato entre as superfícies, há uma maior geração de partículas de desgaste do material de fricção. Essas partículas se movimentam entre as superfícies e alojam-se nas cavidades existentes principalmente na superfície do material de fricção. À medida que o tribofilme se desenvolve, este protege a superfície contra o desgaste, e a quantidade de partículas geradas tende a diminuir. A maior intensidade do elemento químico cobre na camada 3 em relação a 1, se dá pelo fato do tribofilme ter se desenvolvido sobre a superfície do fio de cobre.
A tabela 5.2.5 sintetiza as principais conclusões obtidas com os resultados apresentados com a caracterização do material de fricção utilizado em campo no regime de alta severidade.
Tabela 5.2.5: Síntese das caracterizações realizadas nos elementos estruturais do material de fricção após o uso em campo no regime de alta severidade: [MP: matriz polimérica; RFV: roving das fibras de vidro; FC: fio de cobre].
Macro - fibras de vidro não expostas à superfície de contato - tribofilme desenvolvido, sobretudo nas estruturas dos rovings
MP
- tribofilme mais desenvolvido em relação ao regime de média severidade - matriz polimérica agindo como platôs primários
- trincas na estrutura do tribofilme
- composição química do tribofilme similar à dos debris de desgaste
RFV
- estrutura totalmente encoberta pelo tribofilme que apresentou formação e propagação de trincas
- tribofilmes rompidos em determinados rovings expondo as fibras de vidro à superfície de contato
- tribofilme formado por três diferentes camadas, sendo a de menor espessura e mais compacta a que está mais próxima à superfície de contato
FC
- plasticamente deformado e espalhado sobre o roving das fibras de vidro - tribofilme que se desenvolveu formado por três camadas; de composições químicas diferentes, sendo a mais compacta a que está mais próxima à superfície de contato
A tabela 5.2.6, por sua vez, apresenta, para as três condições de ensaio em campo, uma síntese das principais características dos elementos estruturais e do tribofilme, que foram identificados e caracterizados por meio das análises no MEV.
Tabela 5.2.6: Síntese das caracterizações realizadas nos elementos estruturais dos materiais de fricção ensaiados em campo nos diferentes regimes - [E.E: Elemento estrutural; MP: matriz polimérica; RFV: roving das fibras de vidro; FC: fio de cobre; TB: tribofilme].
‘ SEVERIDADE DO ENSAIO EM CAMPO
E. E BAIXA MÉDIA ALTA
MP