Projeto de tribômetro para ensaio de desgaste abrasivo tipo Pin-On-Belt

Abstract

O desgaste é um dos problemas onerosos na engenharia mecânica, sendo o desgaste abrasivo uma das formas mais severas. Este trabalho descreveu o projeto, a construção e a validação de uma máquina para ensaio de desgaste abrasivo tipo Pin-On-Belt, adaptada a partir de uma lixadeira de cinta, com o objetivo de operar em conformidade com a norma ASTM G 132-96. O método de trabalho consistiu na concepção de um suporte de amostras com mecanismo de quatro barras, correção de desalinhamento de eixos e aumento de rigidez nas estruturas básicas. A necessidade de adaptação eletrônica envolveu a substituição do motor original por um motor de corrente contínua de alto torque e a implementação de um sistema de controle baseado em Arduino UNO R3, que permitiu o controle dos parâmetros de velocidade. O ensaio de validação do equipamento foi realizado por meio de ensaios de desgaste com corpo de prova de Titânio ASTM F67 em duas granulometrias de lixa. Os resultados mostraram que o equipamento operou em uma velocidade constante dentro da faixa normativa, o coeficiente de desgaste abrasivo ka experimental obtido para o titânio F67 apresentou ordem de grandeza próxima a de estudos de literatura e a plotagem do resultado no Mapa de Ashby confirmou a baixa resistência ao desgaste do material em comparação com outros metais, corroborando para um equipamento eficaz para o estudo da resistência à abrasão.

Wear is one of the costly problems in mechanical engineering, with abrasive wear being one of the most severe forms. This work described the design, construction, and validation of a Pin-On-Belt type abrasive wear testing machine, adapted from a belt sander, with the aim of operating in accordance with the ASTM G 132-96 standard. The working method consisted of designing a sample holder with a four-bar mechanism, correcting shaft misalignment, and increasing the rigidity of the basic structures. The need for electronic adaptation involved replacing the original motor with a high-torque DC motor and implementing a control system based on an Arduino UNO R3, which allowed control of the speed parameters. The equipment validation test was performed using wear tests with ASTM F67 Titanium specimens in two sandpaper grit sizes. The results showed that the equipment operated at a constant speed within the normative range, the experimental abrasive wear coefficient ka obtained for titanium F67 was of an order of magnitude close to that of literature studies, and plotting the result on the Ashby Map confirmed the low wear resistance of the material compared to other metals, corroborating that it is an effective piece of equipment for studying abrasion resistance.