Maestría en Ingeniería con énfasis en Materiales. Alexander Zuleta Durango. Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia 2009

Transcripción

1 Maestría en Ingeniería con énfasis en Materiales Alexander Zuleta Durango Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

2 Introducción Planteamiento del Problema Objetivos Resultados obtenidos Conclusiones Actividades pendientes 2

3 E 20 U. Minessota USA Orbital - Australia USP - PETROBRAS Estudios Realizados 3

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6 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN Cómo se afectan los componentes del sistema de alimentación de combustible del motor que están en presencia del E20 con relación a los fenómenos de fricción y desgaste? Qué recomendaciones desde el punto de vista de los materiales se pueden realizar respecto al uso del E20? 6

7 OBJETIVO GENERAL Desarrollar un tribómetro de tipo esfera sobre disco para evaluar el efecto tribológico del E20 en autopartes. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Diseñar y construir un tribómetro de tipo esfera sobre disco con facilidades de operación a diferentes condiciones ambientales, carga, velocidad y lubricación. Evaluar la fricción y el desgaste de los materiales que componen las autopartes, simulando diferentes condiciones de trabajo en seco y en inmersión con mezclas de gasolina (E00), gasolina de E20. 7

8 Pruebas realizadas con Aceros Acero inoxidable AISI 304 (disco) Acero inoxidable AISI 420 (esfera) Lubricadas con (E00) Carga: 300 g, 500 g Velocidad: 50 RPM Tiempo: 4500 s Lubricadas con (E20) Carga: 500 g, 1000 g Velocidad : 50 RPM Tiempo: 1750 s Pruebas realizadas con Polímeros Policarbonato (PC) (esfera) (Acrilonitrilo Butadieno Estireno) ABS (disco) Lubricados en (E00) Carga: 300 g, 500 g Velocidad: 50 RPM Tiempo: 2700 s 8

9 Tribómetro de tipo esfera sobre disco ASTM G99 Tribómetro UdeA Tribómetro USP 9

10 AISI 304 (Disco) AISI 420 (Esfera) 10

11 Imagen obtenida mediante SEM de la huella de desgaste en un acero inoxidable AISI 304 (Disco) a una carga de 300 g y lubricada en gasolina (E00). 11

12 Perfil de Rugosidad de la huella de desgaste en un acero inoxidable AISI 304 a una carga de 300 g y lubricada en gasolina (E00). 12

13 AISI 304 (Disco) AISI 420 (Esfera) 13

14 Imagen obtenida mediante SEM de la huella de desgaste en un acero inoxidable AISI 304 (Disco) a una carga de 500 g y lubricada en gasolina (E00). 14

15 Perfil de Rugosidad de la huella de desgaste en un acero inoxidable AISI 304 a una carga de 500 g y lubricada en gasolina (E00). 15

16 AISI 304 (Disco) AISI 420 (Esfera) 16

17 Imagen obtenida mediante SEM de la huella de desgaste en un acero inoxidable AISI 304 (Disco) a una carga de 500 g y lubricada en (E20). 17

18 Perfil de Rugosidad de la huella de desgaste en un acero inoxidable AISI 304 a una carga de 500 g y lubricada en gasolina (E20). 18

19 AISI 304 (Disco) AISI 420 (Esfera) 19

20 Imagen obtenida mediante SEM de la huella de desgaste en un acero inoxidable AISI 304 (Disco) a una carga de 1000 g y lubricada en (E20). 20

21 Perfil de Rugosidad de la huella de desgaste en un acero inoxidable AISI 304 a una carga de 1000 g y lubricada en gasolina (E20). 21

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23 Perfil de Rugosidad de la huella de desgaste en un disco de Policarbonato (PC) a una carga de 500 g y lubricada en gasolina (E00). 23

24 EDS para cuantificar la cantidad de elementos aleantes de la esfera de acero inoxidable AISI 420 después del ensayo. Imagen obtenida mediante SEM de la huella de desgaste en una esfera de acero inoxidable AISI 420 a una carga de 500 g y en estado se lubricación seco. 24

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26 EDS para cuantificar la cantidad de elementos aleantes del disco de acero inoxidable AISI 304 después del ensayo. Imagen obtenida mediante SEM de la huella de desgaste en una disco de acero inoxidable AISI 304 a una carga de 500 g y en estado se lubricación seco. 26

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28 DISCO ESFERA CARGA μ MEDIO AISI 304 AISI g E00 AISI 304 AISI g E00 AISI 304 AISI g E20 AISI 304 AISI g E20 PC ABS PC 300 g 0.28 E00 PC ABS PC 500 g 0.23 E00 28

29 Se encontró que en el ambiente de la cuidad de Sao Paulo era difícil mantener las variables estables de HR y T para evitar que la mezcla E20 se evaporé en el tiempo estimado para el ensayo. Los ensayos realizados con 300 g son poco apropiados para determinar pérdida de masa mediante medida directa. En las imágenes de SEM para los ensayos de 300 g se observa poca diferencia entre la superficie del material y la huella. 29

30 En las imágenes de SEM para los ensayos de E00 y a 500 g se encontró que las huellas tienen diferencias en el ancho de la misma, pero individualmente es más proporcional y constante. Se encontró en las imágenes de SEM para las pruebas de E00 que no tenían óxidos presentes en la superficie. En las pruebas con E20 se observó que con el aumento de la carga el tiempo de estabilidad del coeficiente de fricción era más corto. 30

31 En las imágenes de SEM para ensayos con E20 se observó óxidos en los extremos de las huellas que alteran las condiciones iniciales del ensayo y pueden generar errores en la lectura de la curva. Para los polímeros ensayados se encontró que en las pruebas realizadas con E00 al aumentar la carga disminuía el coeficiente de fricción, posiblemente por la formación de un tribofilme en la intercara de contacto de las muestras analizadas. 31

32 Determinar mediante los perfiles de rugosidad la pérdida de masa aproximada de las muestras (disco y esfera) en cada ensayo propuesto. Establecer mediante parámetros de dureza, microestructura, acabado superficial y SEM que las muestras utilizadas son aproximadamente iguales a los materiales de las autopartes seleccionadas. Comparar los resultados obtenidos en la USP con los de la UdeA para verificar el correcto funcionamiento del tribómetro experimental. 32

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34 obrigado! 34