Método de teste padrão ASTM G133 para desgaste deslizante de superfície plana e esfera oposta linear

O padrão “Método de teste padrão ASTM G133 para desgaste por deslizamento de superfície plana esférica reciprocante linear”, desenvolvido pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM), descreve um método de teste para determinar o desgaste por deslizamento de cerâmicas, metais e outros materiais candidatos resistentes ao desgaste usando uma geometria de superfície plana esférica reciprocante linear.

A direção do movimento relativo entre as superfícies deslizantes inverte-se periodicamente, de modo que o deslizamento ocorre em linha reta para frente e para trás. As principais grandezas de interesse são os volumes de desgaste dos materiais de contato da esfera e da amostra plana. No entanto, o coeficiente de atrito cinético também pode ser medido utilizando o método descrito. Este método de ensaio abrange procedimentos de ensaio com e sem lubrificação. No entanto, este método não abrange ensaios conduzidos em ambientes corrosivos ou quimicamente agressivos.

Este método de ensaio foi desenvolvido para simular a geometria e os movimentos experimentados em diversos componentes de atrito, cuja operação normal resulta em reversões periódicas na direção relativa do deslizamento. O desgaste resultante desse padrão de movimento pode diferir daquele experimentado quando os mesmos materiais deslizam continuamente em apenas uma direção (deslizamento unidirecional), mesmo para tempos de contato comparáveis. As cargas e velocidades de ensaio devem ser determinadas pela severidade da aplicação proposta ou pela finalidade do ensaio. Um dos dois conjuntos de condições de ensaio (Procedimentos A e B) pode ser utilizado nesses ensaios.

Este método de teste simula o desgaste sofrido por componentes sujeitos a reversões periódicas de movimento deslizante, comuns em sistemas tribológicos reais, como componentes de motores, freios e embreagens. A norma ASTM G133 é amplamente utilizada em setores como automotivo, aeroespacial e de manufatura para avaliar a durabilidade de materiais sob condições específicas de desgaste.

A norma ASTM G133 descreve um método controlado para medir o desgaste por deslizamento em movimento linear e reciprocante. O teste envolve a fricção de uma amostra superior em formato de esfera contra uma amostra inferior plana, com a direção do movimento periodicamente invertida. As principais métricas de interesse são os volumes de desgaste das amostras esféricas e planas, mas o coeficiente de atrito cinético também pode ser medido. Esta norma suporta condições de teste lubrificadas e não lubrificadas, tornando-a versátil para uma variedade de aplicações.

Este método de ensaio foi desenvolvido para simular a geometria e o movimento de componentes submetidos a deslizamento reciprocante. Isso o distingue de ensaios de deslizamento unidirecional, como a norma ASTM G99. Essa distinção é fundamental, pois o comportamento do desgaste pode diferir significativamente devido a reversões de tensão e transições para velocidade de deriva zero em ensaios com lubrificação. Esta norma é particularmente valiosa para avaliar o desgaste em sistemas onde as reversões de movimento são frequentes, como rolamentos, vedações ou anéis de pistão. As condições de ensaio, como carga e velocidade, são adaptadas à severidade da aplicação pretendida.

O método de teste ASTM G133 inclui estas etapas básicas:

• Preparação da amostra: São preparadas uma amostra de fundo plano e uma amostra de topo esférico (bola). A amostra plana deve ter área de superfície suficiente para acomodar o movimento de vaivém.
• Configuração do teste: As amostras são montadas em um tribômetro linear reciprocante. Essa configuração permite o controle preciso da carga, velocidade e condições ambientais (por exemplo, temperatura, umidade ou lubrificação).
• Condições de teste: Esta norma inclui dois procedimentos (A e B) com diferentes configurações de carga e velocidade para atender a diversas aplicações. Os testes podem ser realizados com ou sem lubrificação.
• Medição: Os volumes de desgaste são normalmente calculados medindo-se a cicatriz de desgaste em corpos de prova esféricos e planos, utilizando técnicas como perfilometria óptica ou topografia 3D. O coeficiente de atrito também pode ser registrado usando sensores apropriados.
• Relatórios de dados: Os resultados incluem volumes de desgaste, coeficientes de atrito e condições de teste. Esta norma enfatiza a clareza dos relatórios para garantir a repetibilidade.

A norma ASTM G133 é usada nas indústrias para:

• Avaliar a resistência ao desgaste de materiais como cerâmicas, metais e revestimentos.
• Comparar o desempenho de lubrificantes em pontos de contato deslizantes opostos.
• Simulação de condições do mundo real em componentes como peças de motor, rolamentos e implantes biomédicos.
• Apoiar a pesquisa e o desenvolvimento de novos materiais resistentes ao desgaste ou tratamentos de superfície.

Entretanto, esta norma tem algumas limitações:

• Precisão na medição do desgaste: Esta norma observa que os cálculos do volume de desgaste podem estar sujeitos a erros, especialmente em marcas de desgaste irregulares. Recomenda-se o aprimoramento de técnicas de medição, como a perfilometria 3D, para aumentar a precisão.
• Especificidade: O teste é específico para movimento linear recíproco e pode não ser totalmente representativo de outros mecanismos de desgaste (por exemplo, desgaste abrasivo ou erosivo).
• Controle ambiental: Mudanças na umidade ou temperatura podem afetar os resultados e exigem controle cuidadoso durante os testes.

Pesquisas destacaram os desafios do cálculo do volume de desgaste pelo método de ensaio ASTM G133, especialmente quando as marcas de desgaste são irregulares. Um estudo sugeriu melhorias para reduzir os erros de determinação do volume de desgaste de 106% para 17%, por meio do aprimoramento dos métodos de medição, como a adoção da topografia 3D em vez da perfilometria tradicional.

Como resultado, a norma ASTM G133 fornece uma estrutura robusta para avaliar o desgaste por deslizamento em sistemas reciprocantes, fornecendo informações valiosas sobre o desempenho do material em condições realistas. Sua versatilidade em acomodar ensaios com e sem lubrificação torna esta norma uma ferramenta essencial para cientistas e engenheiros de materiais. No entanto, os usuários devem garantir técnicas de medição precisas e controles ambientais para maximizar a exatidão.

Nossa organização, que atua há muitos anos e acompanha meticulosamente os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia, realiza testes, medições e análises em uma ampla gama de áreas para empresas de todos os setores, com uma equipe qualificada e ampla infraestrutura. Nesse contexto, também fornecemos serviços de teste de acordo com o "Método de Teste Padrão ASTM G133 para Desgaste Deslizante Linear Recíproco de Esferas em Superfícies Planas".