Influence of basal plane domains in the tribological behavior of graphites

Abstract

Many dynamic engineering systems have interferences and interactions that causes wear under friction effect. Carbonaceous materials, such as polycrystalline graphites, are of great interest in engineering systems due to their inherent lubricant properties and their versatility as a material for applications in the areas of mechanics, transportation, energy systems and sensitive technologies. In this work the tribological behavior of three identical pairs, pin-on-disc, of commercial polycrystalline graphites were evaluated, in a controlled environment at 20 °C and 50 % RH. Results of tribological behavior were correlated considering the prevalence of basal plane, identified by polarized light optical microscopy, as a function of the tribological behavior, measured by tests with pin on disc tribometer. The results showed that the coefficient of friction behavior is directly related to the basal plane mosaic domain and the extension of the damage generated on this plane due to the contact between the tribological pair. The materials studied presented an increase in the friction coefficient values, 0,10; 0;13 and 0,23 with increasing area of the basal plane mosaic domain, respectively 55; 64 and 81% respectively.

Comportamento do par tribológico grafite-aço analisado a partir da influência do plano basal

“…Em trabalho recente, Souza e Pardini (10) demonstraram uma relação direta entre o domínio óptico dos planos basais de grafites policristalinos industriais extrudados, calculado via técnicas de microscopia óptica (MO) e pelo comportamento do COF, trabalhando com pares tribológicos semelhantes (contato entre pares do mesmo material). No estudo foi observado um aumento gradual do COF que acompanhou o aumento da área do domínio do plano basal paralelo à superfície de contato.…”

“…No estudo foi observado um aumento gradual do COF que acompanhou o aumento da área do domínio do plano basal paralelo à superfície de contato. O presente trabalho avalia o comportamento tribológico dos mesmos grafites estudados por Souza e Pardini (10) , formando pares tribológicos com aço 4340, em ambiente controlado a 20 °C e 50% UR. Foi correlacionada a predominância do plano basal, identificada por meio de análises de microscopia óptica com luz polarizada (MOLP), ao comportamento tribológico, mensurado por ensaios em tribômetro de pino sobre disco, pela determinação do COF.…”

“…A Fig. 5 ilustra a visualização superficial dos planos de um grafite antes e após a separação, obtida por meio de tratamento computadorizado da imagem, utilizando software Image J (10) . …”

“…Esses materiais passaram a ser identificados, respectivamente, como HLM, HLS e FE. Suas propriedades, fornecidas pelos fabricantes e baseadas no trabalho de Souza e Pardini (10) , são mostradas na Tabela 2. (13) , que, entre outros meios, possibilita a avaliação do comportamento tribológico pela avaliação do COF.…”

“…O tribômetro utilizado é do tipo pino sobre disco, conforme representado na Fig. 6 (10) . O braço-suporte é acoplado a uma célula de carga que, por meio de um controlador digital, capta os dados da força normal aplicada e da força de atrito gerada entre o par na área de contato.…”