Ensaio do anel para avaliação do comportamento do coeficiente de atrito da liga de alumínio AA6351

The aim of this paper is a comparative study about the influence of lubricants on the friction coefficient of aluminum alloy AA6351. The friction has a significant effect on the deformation of the material, changing the compression strength and wear of the matrix and the piece. Choosing a lubricant able to reduce friction interface piece/matrix provides tool life gain and consequently improves the manufacturing profit margin. For the forging of aluminum alloys are recommended lubricants based on graphite and water or graphite and oil. On this study, three commercial lubricants were tested: a graphited (Aerodag G), a synthetic (Synd Forg 100-A) and an oil-based (Dechelub 5562). The methodology consists on obtaining specimens ring shaped, ring test in hydraulic press changing the lubricants, computer program simulation for the acquisition of the calibration curves and comparison of results. Comparing the experimental data with the curves obtained by simulation, we found that, among the three lubricants tested, the best performer was the synthetic, followed by oil-based lubricant. The graphite based lubricant had the worst performance. Key words: aluminum, friction, computer simulation and lubrication.O objetivo deste trabalho e realizar um estudo comparativo sobre a influencia de lubrificantes no coeficiente de atrito da liga de alumínio AA6351. O atrito tem um efeito significativo na deformação do material, alterando a forca de compressão e o desgaste da matriz e da peca. A escolha de um lubrificante com eficiência na redução do atrito da interface peca/matriz aumenta à vida útil da ferramenta e, consequentemente, melhora a margem de lucro quando em produção industrial. Para o forjamento de ligas de alumínio, recomendam-se lubrificantes à base de grafite e água ou grafite e óleo. Neste estudo, três lubrificantes comerciais foram testados: grafitado (Aerodag G), sintético (Synd Forg 100-A) e um a base de óleo (Dechelub 5562). A metodologia adotada: obtenção de corpos de prova, ensaio do anel em prensa hidráulica variando-se os lubrificantes, simulação em programa computacional para aquisição das curvas de calibração e comparação dos resultados. Comparando os dados experimentais com as curvas obtidas por simulação foi verificado que, entre os três lubrificantes testados, o sintético obteve o melhor desempenho, seguido do lubrificante à base de óleo. O lubrificante à base de grafite obteve um desempenho inferior para essa aplicação. Palavras-chave: alumínio, atrito, simulação computacional e lubrificação

Estudo do efeito da rugosidade superficial sobre o coeficiente de atrito no ensaio de compressão do anel

The evaluation of the tribological conditions, among which the friction by means of simple models are questionable because the influence of superficial roughness and strength of materials, among other factors, is not considered. This paper presents a detailed analysis on the influence of surface roughness on friction at the specimen/die interface. The studies are based on experimental data obtained by the ring compression test, which they were compared with results of simulations and the calibration curves of friction modeled in finite element software. A series of ring compression tests was performed to obtain the friction coefficient for various ranges of surface roughness of the specimen.Key words: ring compression test, surface roughness, friction coefficient, numerical simulation.A avaliação das condições tribológicas, dentre elas o atrito por meio de modelos simples é questionável porque a influência da rugosidade superficial e resistência de materiais, entre outros fatores, não é considerada. Este trabalho apresenta uma análise detalhada da influência da rugosidade superficial sobre o atrito na interface peça/matriz. Os estudos estão baseados em dados experimentais obtidos por meio do ensaio de compressão do anel, os quais foram comparados com os resultados de simulações e com as curvas de calibração de atrito modeladas em software de elementos finitos. Uma série de ensaios de compressão do anel foi realizada para obter os coeficientes de atrito para diversas faixas de rugosidade superfi cial do corpo de prova.Palavras-chave: ensaio de compressão do anel, rugosidade superficial, coeficiente de atrito, simulação numérica

Baterias estruturais e suas aplicações em veículos elétricos: uma revisão / Structural batteries and their applications in electric vehicles: a review

Trata-se neste trabalho como a tecnologia pode trazer mudanças que viabilizam o uso de veículos elétricos e híbridos e os torna uma opção mais interessante que os veículos à combustão interna. O petróleo pode se tornar escasso e seus combustíveis derivados poderão ficar mais caros conforme a escassez. Por outro lado, o custo de produção de baterias e soluções elétricas para veículos cai a cada ano. Essa potencial economia pode ser impulsionada por tecnologias como: baterias estruturais, que são mais leves para automóveis, fibras de carbono e supercapacitores, que podem compor sistemas híbridos muito econômicos. Assim, os futuros veículos elétricos ou híbridos podem se tornar tão economicamente viáveis quanto ecológicos

Determinação do coeficiente de atrito para as ligas de alumínio AA6351e e de titânio Ti6Al4V pelos métodos do anel e tubo cônico

O presente trabalho apresenta um breve apanhado do processo de forjamento, resultados da investigação experimental e da análise computacional acerca do teste de compressão do anel e ensaio do tubo cônico, ambos visando a determinação do coeficiente de atrito existente na região de contato entre as matrizes e os corpos-de-prova, para as ligas de alumínio AA6351 e de titânio Ti6Al4V. Foram realizadas curvas teóricas de calibração do coeficiente de atrito tanto para o alumínio quanto para o titânio com faixa de temperatura distinta para cada um dos materiais. Após a realização da calibração por meio das curvas foram realizados os ensaios práticos de compressão do anel e do tubo cônico, também foram realizadas as simulações computacionais dos ensaios do tubo. Estas simulações permitiram a verificação teórica do fluxo de material no interior dos corpos de prova comparando-as com o material obtido em ensaios práticos, comprovando a eficiência dos programas de simulação, visto que a geometria do tubo favorece a comparação entre a simulação e os testes experimentais. Os resultados obtidos tanto nos experimentos teóricos como os práticos, efetuou-se uma comparação com os dados das referências bibliográficas descritas neste trabalho. Em que os dois lubrificantes testados apresentaram desempenho satisfatório, devido à redução do contato interfacial da relação matriz/peça. E o ensaio do tubo cônico mostrou-se viável apenas para determinação a quente do coeficiente de atrito, neste caso o comportamento em ambos os ensaios é similar.This paper presents a brief overview of the forging process and the results of experimental investigation and computational analysis of ring compression testing and conical tube-upsetting test, both aiming to determine the coefficient of friction in the region of contact between die and bodies-of-evidence for the AA6351 aluminum alloy and titanium Ti6Al4V. Theoretical calibration through curves were performed of the coefficient of friction were performed for both aluminum and titanium with different temperature range for each material. After completion of the calibration curves compression ring and the conical tube practical tests were performed, computer simulations of the tube-upsetting test were also performed. Continue) These simulations allowed to verify the theoretical flow of material within the samples and comparing them with the material obtained in practical tests, proving the efficiency of simulation programs, since the geometry of the tube facilitates the comparison between the simulation and testing experiments. The results in both theoretical and practical experiments, were a compared with the data from the references described herein. Two oils tested showed a satisfactory performance due to the reduced interfacial contact relationship die/workpiece. And the tube-upsetting test was feasible only to determine the hot coefficient of friction, in this case the behavior in both tests is similar

Utilização de insertos com agregado sólido de lubrificantes confeccionados por metalurgia do pó convencional

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um inserto em aço ferramenta AISI H13 obtido por meio do processo de Metalurgia do Pó com a adição de lubrificante sólido na sua composição, que tem a finalidade de conferir propriedades autolubrificantes ao mesmo. Foram utilizados os pós de MoS2 e de h- BN para promover a redução do coeficiente de atrito. Adicionou-se o lubrificante MoS2 ao pó de aço ferramenta na etapa de mistura dos pós, em concentrações que variaram de 1% a 5%. Da mesma forma, foram confeccionados corpos de prova substituindo o MoS2 por h-BN. Após a compactação de todos os corpos de prova eles foram sinterizados. A mistura com h-BN apresentou grande formação de óxido durante os processos de sinterização e de tratamento térmico, sendo descartada sua utilização para os ensaios de abrasão para verificar desgaste e para os ensaios do anel que determinam o coeficiente de atrito. Conforme as análises realizadas, pode-se observar a formação de fases distintas, com ilhas de lubrificante MoS2 em matriz ferrítica. Utilizou-se o ensaio do anel para determinação do coeficiente de atrito de Coulomb – μ, e anéis de Alumínio como corpos de prova para este ensaio. Os insertos de MoS2 apresentaram ótimos resultados neste ensaio, e foram similares a experimentos realizados por outros pesquisadores que utilizaram o mesmo sistema tribológico deste trabalho - H13 como ferramenta, MoS2 como lubrificante e anéis de Alumínio para conformação. A diferença satisfatória obtida pelo material confeccionado neste estudo em relação aos obtidos da literatura pesquisada está na forma de utilização do lubrificante, que neste caso foi adicionado à matriz pelo processo de Metalurgia do Pó, enquanto que nos trabalhos analisados o lubrificante foi borrifado sobre a matriz.The present work describes the development of an insert of tool steel AISI H13 obtained by powder metallurgy process with the addition of solid lubricant in the composition, in order to impart self-lubricating properties. MoS2 and h-BN powder were used to promote the reduction of the friction coefficient. It was added MoS2 lubricant with the tool steel powder in the mixing step at concentrations ranging from 1% to 5%. Similarly were prepared specimens replacing MoS2 for h- BN. After compression of the samples they were also sintered. The mixture with h- BN showed extensive formation of oxide during the sintering process and heat treatment, and discarded their use for the abrasion test for wear and ring assays for the determination of the friction coefficient. Through the analysis carried out, were observed the formation of distinct phases with lubricant MoS2 islands in ferritic matrix. The tests for friction in samples with MoS2 showed good results, similar to experiments by other researchers who used the same tribological system of this work - H13 as a tool, MoS2 as a lubricant and aluminum rings for conformation. Satisfactory difference obtained by the material made in this study compared to those obtained from the literature is in the form of use of the lubricant, which in this case was added to the matrix by the powder metallurgy process, whereas in the studies analyzed the lubricant was sprayed onto the matrix

Determinação do coeficiente de atrito para as ligas de alumínio AA6351e e de titânio Ti6Al4V pelos métodos do anel e tubo cônico

O presente trabalho apresenta um breve apanhado do processo de forjamento, resultados da investigação experimental e da análise computacional acerca do teste de compressão do anel e ensaio do tubo cônico, ambos visando a determinação do coeficiente de atrito existente na região de contato entre as matrizes e os corpos-de-prova, para as ligas de alumínio AA6351 e de titânio Ti6Al4V. Foram realizadas curvas teóricas de calibração do coeficiente de atrito tanto para o alumínio quanto para o titânio com faixa de temperatura distinta para cada um dos materiais. Após a realização da calibração por meio das curvas foram realizados os ensaios práticos de compressão do anel e do tubo cônico, também foram realizadas as simulações computacionais dos ensaios do tubo. Estas simulações permitiram a verificação teórica do fluxo de material no interior dos corpos de prova comparando-as com o material obtido em ensaios práticos, comprovando a eficiência dos programas de simulação, visto que a geometria do tubo favorece a comparação entre a simulação e os testes experimentais. Os resultados obtidos tanto nos experimentos teóricos como os práticos, efetuou-se uma comparação com os dados das referências bibliográficas descritas neste trabalho. Em que os dois lubrificantes testados apresentaram desempenho satisfatório, devido à redução do contato interfacial da relação matriz/peça. E o ensaio do tubo cônico mostrou-se viável apenas para determinação a quente do coeficiente de atrito, neste caso o comportamento em ambos os ensaios é similar.This paper presents a brief overview of the forging process and the results of experimental investigation and computational analysis of ring compression testing and conical tube-upsetting test, both aiming to determine the coefficient of friction in the region of contact between die and bodies-of-evidence for the AA6351 aluminum alloy and titanium Ti6Al4V. Theoretical calibration through curves were performed of the coefficient of friction were performed for both aluminum and titanium with different temperature range for each material. After completion of the calibration curves compression ring and the conical tube practical tests were performed, computer simulations of the tube-upsetting test were also performed. Continue) These simulations allowed to verify the theoretical flow of material within the samples and comparing them with the material obtained in practical tests, proving the efficiency of simulation programs, since the geometry of the tube facilitates the comparison between the simulation and testing experiments. The results in both theoretical and practical experiments, were a compared with the data from the references described herein. Two oils tested showed a satisfactory performance due to the reduced interfacial contact relationship die/workpiece. And the tube-upsetting test was feasible only to determine the hot coefficient of friction, in this case the behavior in both tests is similar

Utilização de insertos com agregado sólido de lubrificantes confeccionados por metalurgia do pó convencional

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um inserto em aço ferramenta AISI H13 obtido por meio do processo de Metalurgia do Pó com a adição de lubrificante sólido na sua composição, que tem a finalidade de conferir propriedades autolubrificantes ao mesmo. Foram utilizados os pós de MoS2 e de h- BN para promover a redução do coeficiente de atrito. Adicionou-se o lubrificante MoS2 ao pó de aço ferramenta na etapa de mistura dos pós, em concentrações que variaram de 1% a 5%. Da mesma forma, foram confeccionados corpos de prova substituindo o MoS2 por h-BN. Após a compactação de todos os corpos de prova eles foram sinterizados. A mistura com h-BN apresentou grande formação de óxido durante os processos de sinterização e de tratamento térmico, sendo descartada sua utilização para os ensaios de abrasão para verificar desgaste e para os ensaios do anel que determinam o coeficiente de atrito. Conforme as análises realizadas, pode-se observar a formação de fases distintas, com ilhas de lubrificante MoS2 em matriz ferrítica. Utilizou-se o ensaio do anel para determinação do coeficiente de atrito de Coulomb – μ, e anéis de Alumínio como corpos de prova para este ensaio. Os insertos de MoS2 apresentaram ótimos resultados neste ensaio, e foram similares a experimentos realizados por outros pesquisadores que utilizaram o mesmo sistema tribológico deste trabalho - H13 como ferramenta, MoS2 como lubrificante e anéis de Alumínio para conformação. A diferença satisfatória obtida pelo material confeccionado neste estudo em relação aos obtidos da literatura pesquisada está na forma de utilização do lubrificante, que neste caso foi adicionado à matriz pelo processo de Metalurgia do Pó, enquanto que nos trabalhos analisados o lubrificante foi borrifado sobre a matriz.The present work describes the development of an insert of tool steel AISI H13 obtained by powder metallurgy process with the addition of solid lubricant in the composition, in order to impart self-lubricating properties. MoS2 and h-BN powder were used to promote the reduction of the friction coefficient. It was added MoS2 lubricant with the tool steel powder in the mixing step at concentrations ranging from 1% to 5%. Similarly were prepared specimens replacing MoS2 for h- BN. After compression of the samples they were also sintered. The mixture with h- BN showed extensive formation of oxide during the sintering process and heat treatment, and discarded their use for the abrasion test for wear and ring assays for the determination of the friction coefficient. Through the analysis carried out, were observed the formation of distinct phases with lubricant MoS2 islands in ferritic matrix. The tests for friction in samples with MoS2 showed good results, similar to experiments by other researchers who used the same tribological system of this work - H13 as a tool, MoS2 as a lubricant and aluminum rings for conformation. Satisfactory difference obtained by the material made in this study compared to those obtained from the literature is in the form of use of the lubricant, which in this case was added to the matrix by the powder metallurgy process, whereas in the studies analyzed the lubricant was sprayed onto the matrix

Ring test for evaluation of behavior of the friction coefficient of aluminum alloy AA6351

O objetivo deste trabalho é realizar um estudo comparativo sobre a influência de lubrificantes no coeficiente de atrito da liga de alumínio AA6351. O atrito tem um efeito significativo na deformação do material, alterando a força de compressão e o desgaste da matriz e da peça. A escolha de um lubrificante com eficiência na redução do atrito da interface peça/matriz aumenta à vida útil da ferramenta e, consequentemente, melhora a margem de lucro quando em produção industrial. Para o forjamento de ligas de alumínio, recomendam-se lubrificantes à base de grafite e água ou grafite e óleo. Neste estudo, três lubrificantes comerciais foram testados: grafitado (Aerodag G), sintético (Synd Forg 100-A) e um a base de óleo (Dechelub 5562). A metodologia adotada: obtenção de corpos de prova, ensaio do anel em prensa hidráulica variando-se os lubrificantes, simulação em programa computacional para aquisição das curvas de calibração e comparação dos resultados. Comparando os dados experimentais com as curvas obtidas por simulação foi verificado que, entre os três lubrificantes testados, o sintético obteve o melhor desempenho, seguido do lubrificante à base de óleo. O lubrificante à base de grafite obteve um desempenho inferior para essa aplicação.The aim of this paper is a comparative study about the influence of lubricants on the friction coefficient of aluminum alloy AA6351. The friction has a significant effect on the deformation of the material, changing the compression strength and wear of the matrix and the piece. Choosing a lubricant able to reduce friction interface piece/matrix provides tool life gain and consequently improves the manufacturing profit margin. For the forging of aluminum alloys are recommended lubricants based on graphite and water or graphite and oil. On this study, three commercial lubricants were tested: a graphited (Aerodag G), a synthetic (Synd Forg 100-A) and an oil-based (Dechelub 5562). The methodology consists on obtaining specimens ring shaped, ring test in hydraulic press changing the lubricants, computer program simulation for the acquisition of the calibration curves and comparison of results. Comparing the experimental data with the curves obtained by simulation, we found that, among the three lubricants tested, the best performer was the synthetic, followed by oil-based lubricant. The graphite based lubricant had the worst performance