Qualidade superficial e comportamento ao desgaste por deslizamento a seco da liga AZ61Mg usando a técnica Abbott firestone

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12437 (2023) Citar este artigo

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Atualmente, as ligas de magnésio são amplamente utilizadas em diversos setores devido às suas propriedades únicas. No entanto, a liga AZ61Mg, uma liga de magnésio comumente utilizada, é conhecida por ter baixa resistência ao desgaste, o que limita suas aplicações. Para resolver este problema, os investigadores investigaram várias técnicas de tratamento de superfície, incluindo o método Abbott Firestone, para melhorar a resistência ao desgaste desta liga. Este estudo emprega metodologia de superfície de resposta (RSM) para examinar os efeitos da pressão e velocidade no comportamento de desgaste e nas zonas Abbott Firestone da liga AZ61Mg. Três níveis de pressão (0,01, 0,015 e 0,02 MPa) e velocidade (0,57, 0,76 e 0,95 m/s) são usados ​​para realizar testes de desgaste por deslizamento a seco em temperatura ambiente usando um método de pino sobre disco com uma técnica de projeto experimental ( EDT). A análise de variância ANOVA é empregada para identificar a relação entre os parâmetros de entrada (pressão e velocidade) e as respostas (taxa de desgaste, parâmetro de rugosidade superficial Rz e zonas Abbott Firestone) da liga AZ61Mg. Os modelos otimizados para taxa de desgaste e zonas Abbott Firestone produziram estimativas precisas, o que pode aumentar a relação custo-benefício e a eficiência. Os resultados indicam que a pressão e a velocidade afetam significativamente o comportamento de desgaste da liga AZ61Mg.

Metais leves com excelentes propriedades mecânicas estão atualmente sendo investigados como uma solução potencial para a crise energética nas indústrias automotiva e aeroespacial. O magnésio (Mg) está ganhando popularidade entre pesquisadores e cientistas de todo o mundo como um dos metais leves mais promissores. O magnésio é o metal estrutural mais leve. De modo geral, o Mg possui boas qualidades, como alta baixa densidade, capacidade de amortecimento e boa estabilidade dimensional1,2,3. A estrutura hexagonal das ligas de magnésio afeta fortemente suas características básicas. Os metais de rede hexagonal têm deformação plástica mais sofisticada do que os metais de rede cúbica. Como os requisitos para os elementos fabricados aumentam constantemente, é razoável esforçar-se para melhorar a qualidade das peças fabricadas. A textura da superfície é o indicador de qualidade da superfície mais comumente utilizado4.

A Figura 1 representa os modos de deformação mais comuns na estrutura cristalina de Mg, que incluem deslizamento de discordância e planos de geminação. No Mg, existem dois tipos de sistemas de deslizamento: sistemas de deslizamento basais e não basais (que incluem sistemas de deslizamento prismáticos e piramidais)5. A geminação de tensão (como 1012 [1011]) e a geminação por compressão (como 1011 [1012]) são os modos de geminação mais comuns em Mg, acomodando trens de tração e compressão ao longo do eixo c, respectivamente.

Modos de deformação comuns em Mg: deslizamentos de discordância (esquerda); modos de geminação (direita)5.

Embora o Mg tenha mais sistemas de deslizamento do que o Al, a sua ductilidade é ainda menor, particularmente à temperatura ambiente.

Embora as ligas de magnésio (Mg) sejam o metal estrutural mais leve, sua estrutura cristalina hexagonal compacta torna-as difíceis de deformar em baixas temperaturas. Para melhorar a trabalhabilidade a quente, deslizamentos não basais podem ser ativados em altas temperaturas durante procedimentos de usinagem de ligas de Mg3,6.

A textura da superfície é o indicador de qualidade da superfície mais comumente usado. No entanto, as investigações científicas examinaram apenas as métricas de rugosidade 2D da superfície para avaliar a sua condição pós-usinagem. Além disso, Ra (desvio médio aritmético do perfil) e Rz são os dois parâmetros de rugosidade utilizados com mais frequência (uma altura de cúspide do perfil). Para maior segurança, uma variedade maior de parâmetros de superfície 2D e rugosidade de área 3D deve ser fornecida na descrição2.

A curva Abbott Firestone é uma ferramenta que pode ser usada para caracterizar as superfícies iniciais e desgastadas dos materiais. É mais preciso que a rugosidade superficial (Ra) na captura das mudanças que ocorrem durante o desgaste. A curva pode ser usada para avaliar o impacto de processos sinérgicos, como os tribológicos, e para prever a probabilidade de mudanças futuras na superfície7,8.