Tribologia: a ciência por trás de tudo o que fazemos

Os rolamentos são usados para reduzir o atrito. Quando os rolos “suportam” a carga, as rodas e engrenagens que eles suportam giram de forma suave e fácil.

Muito antes de a “sustentabilidade” se tornar um foco global, os rolamentos desempenhavam um papel central na melhoria da eficiência energética e na longevidade mecânica, reduzindo o impacto ambiental das máquinas rotativas.

A ciência da redução do atrito faz parte de um amplo campo chamado “tribologia”, e os especialistas em tribologia da Timken continuam a reduzir o atrito e melhorar a eficiência dos rolamentos. Sua pesquisa ajuda a garantir que os rolamentos Timken® ofereçam desempenho ideal à medida que os requisitos do cliente mudam e mudam.

Dr. Carl Hager fala sobre a evolução da tribologia na indústria de rolamentos e explica por que a Timken é reconhecida mundialmente como líder no assunto.

Qual é o papel da tribologia na Timken?

Hager: “Tribologia” como um termo não existia quando Henry Timken formou a empresa em 1899, mas ele patenteou um rolamento de rolos cônicos para resolver o problema de atrito. O atrito é um fenômeno que impede o movimento. Um exemplo simples é a resistência que você sente quando duas superfícies roçam uma na outra. De fato, a palavra “tribologia” vem da raiz grega tribos, “esfregar”.

Aqui está um problema de tribologia: um eixo de caixa de engrenagens precisa transmitir carga para a carcaça e girar. Para que ele gire com eficiência, temos que minimizar o atrito entre o eixo e a carcaça. Podemos lubrificar os contatos, mas também devemos considerar o potencial de danos entre as superfícies. Como minimizamos os danos, enquanto facilitamos o movimento eficiente? Esse problema está na raiz de tudo o que fazemos.

Qual é a sua abordagem para resolver problemas de tribologia?

Hager: A análise de desgaste é básica para tribologia. O ASM Handbook define desgaste como “dano a uma superfície sólida, geralmente envolvendo perda progressiva de material”. Abrasivo, adesivo e desgaste por fadiga são as formas mais comuns de dano tribológico que diagnosticamos.

O desgaste abrasivo é comum em indústrias como mineração e agricultura e pode ocorrer quando contaminantes de partículas duras entram em componentes tribológicos. Superfícies desgastadas podem apresentar uma morfologia lisa e polida ou podem apresentar arranhões e sulcos profundos.

O desgaste adesivo é comum em interfaces de alta velocidade ou minimamente lubrificadas. Pode ocorrer quando as superfícies em contato se ligam localmente e, em seguida, são separadas ou cortadas. Isso faz com que o material seja transferido à medida que é removido de uma superfície e aderido à outra.

Desgaste severo por fadiga, ou fragmentação, geralmente indica o fim da vida útil dos rolamentos de elementos rolantes. O dano ocorre quando os contatos rolantes altamente carregados são submetidos à fadiga de alto ciclo. Desgaste leve por fadiga, também chamado de peeling ou micropitting, pode ocorrer quando as superfícies dos elementos rolantes não são devidamente separadas por um filme lubrificante. As superfícies de contato exibem pressões extremamente altas dentro das características da textura da superfície, que podem rachar e lascar a uma profundidade de escala micrométrica.

A tribologia está no centro do extenso portfólio de produtos e serviços da Timken. Gerenciar o atrito e o desgaste em componentes e sistemas é a base de sua proposta de valor para os clientes.

Os rolamentos transmitem carga e reduzem o atrito – perda de potência – nas máquinas.

As correntes de roletes flexionam e funcionam com desgaste mínimo dentro da corrente ou das rodas dentadas.

As correias utilizam o atrito enquanto minimizam o desgaste para manter a tensão adequada.

Os acionamentos de engrenagem devem ter alta eficiência de transmissão com desgaste mínimo.

Os sistemas de lubrificação automática gerenciam a lubrificação dos componentes da máquina, sem intervenção humana. A seleção adequada do lubrificante pode minimizar o atrito e o desgaste.

Como a abordagem tribológica da Timken mudou ao longo das décadas?

Hager: A Timken começou a fabricar rolamentos de elementos rolantes antes que os cálculos modernos de espessura do filme de óleo estivessem disponíveis. Foi na década de 1920, quando os pesquisadores começaram a conectar o impacto da espessura do filme lubrificante, rugosidade da superfície e vida de fadiga de contato de rolamento do componente. Esse impacto foi amplificado na década de 1960, quando a Timken deu um empurrão em direção ao aço mais limpo. Sem defeitos de material subsuperficial, as interfaces tribológicas começaram a dominar a vida útil do rolamento do elemento rolante.

Hoje temos ferramentas modernas que podem modelar rolamentos de elementos rolantes. Essas ferramentas podem calcular as pressões de contato e prever a formação de filmes lubrificantes muito finos. Esse conhecimento pode ser usado para projetar e fabricar o contorno e a rugosidade adequados nas superfícies dos rolamentos dos corpos rolantes.

Que tipos de problemas do cliente você resolve?

Hager: A Timken tem um laboratório de tribologia de classe mundial que podemos aproveitar para simular muitos tipos diferentes de contatos tribológicos. Usamos o conhecimento de testes e análises para mitigar problemas antes do lançamento dos produtos. Ajudamos a desenvolver superfícies e revestimentos projetados que eventualmente se tornam soluções para o cliente.

Além da pesquisa e desenvolvimento proativos, interagimos com os clientes e fornecemos análises de danos. Identificamos o tipo de desgaste com o qual estão lidando para ajudar a encontrar uma solução. Também trabalhamos com nosso laboratório de reologia para ajudar os clientes a escolher o lubrificante certo para seu sistema.

O que torna a Timken líder em tribologia?

Hager: Trabalhamos com uma variedade de rolamentos de elementos rolantes para muitas indústrias diferentes. Nas últimas duas décadas, expandimos nossas linhas de produtos para incluir componentes de transmissão de potência além dos rolamentos.

Nosso laboratório agora estuda tribologia em uma ampla gama de tópicos. Podemos medir a espessura de filmes lubrificantes muito finos. Estudamos o atrito e o desgaste de lubrificantes sólidos e revestimentos. Avaliamos o desgaste intermetálico de diferentes aços e microestruturas. Testamos elastômeros para desenvolvimento de material de correia e polímeros para nossas unidades de alojamento Poly-Round® resistentes à corrosão.

Todo o conhecimento que obtemos com essa experiência diversificada nos dá uma tremenda vantagem na hora de resolver o próximo problema de tribologia complexo. É por isso que tantas empresas ao redor do mundo vêm até nós.

Doug Smith, vice-presidente de tecnologia, fala sobre como a Timken está expandindo as opções dos clientes, com base em mais de um século de excelência em TRB. Assista ao vídeo .

Conheça as macrotendências que impulsionam os investimentos em P&D da Timken .

Last Updated: 2022/10/14

Published: 2022/06/24