O que é Tribologia?

• Para se ter uma completa compreensão do fenômeno do desgaste, é preciso que sejam considerados outros dois aspectos, isto é, a fricção e a lubrificação. Assim, define-se a palavra tribologia, do grego tribo (fricção, atrito), que é a ciência e tecnologia da interação de superfícies em movimento relativo, sendo que esta incorpora o estudo da fricção, lubrificação e desgaste.
• Em muitos casos, baixa fricção é desejável. A operação satisfatória de articulações, como a do quadril humano, por exemplo, demanda uma baixa força de fricção. Contudo, baixa fricção não é necessariamente benéfica em todos os casos. Em sistemas mecânicos, como os freios e embreagens, fricção é essencial.
• Uma alta força de fricção também é desejável entre o pneu de um veículo e a superfície do pavimento, assim como é importante entre o calçado e o piso durante a marcha. O mundo em que vivemos seria completamente diferente se não houvesse a fricção entre os corpos ou se esta fosse menos intensa.
• Sempre que duas superfícies se movimentarem, uma em relação à outra, ocorrerá o desgaste, sendo que este pode ser definido como um prejuízo mecânico a uma ou as duas superfícies, geralmente envolvendo perda progressiva de material. Em muitos casos, o desgaste é prejudicial, levando a um aumento contínuo da folga entre as partes que se movimentam ou a uma indesejável liberdade de movimento e perda de precisão.
• A perda por desgaste de pequenas quantidades relativas de material pode ser suficiente para causar a completa falha de máquinas grandes e complexas. Entretanto, assim como na fricção, altas taxas de desgaste são algumas vezes desejáveis, como em operações de lixamento e polimento.

• Um método de reduzir a fricção e, frequentemente, o desgaste, é a lubrificação das superfícies. Ainda assim, mesmo que um lubrificante artificial não seja adicionado ao sistema, componentes da atmosfera (especialmente oxigênio e vapor d’água) têm um importante efeito e precisam ser considerados em qualquer estudo da interação de superfícies.

Sistemas de Unidades de Medidas

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

Sistema MKS Giorgi
Comprimento M			Massa K			Tempo s s (segundo)
	m (metro)			Kg (quilograma)

Na Mecânica aplicam-se dois outros sistemas conforme mostram as tabelas a seguir:     

Sistema CGS
Comprimento C	Massa G	Tempo s
cm (centímetro)	g (grama)	s (segundo)

Sistema MK*S ou MKS Técnico
Comprimento M	Força K*	Tempo S s (segundo)
m (metro)	kgf (quilograma-força)

Outras Unidades

Nome	Símbolo	Fator de Multiplicação
Exa	E	1018 = 1 000 000 000 000 000 000
Peta	P	1015 = 1 000 000 000 000 000
Tera	T	1012 = 1 000 000 000 000
Giga	G	109 = 1 000 000 000
Mega	M	106 = 1 000 000
Quilo	k	103 = 1000
Hecto	h	102 = 100
Deca	da	10
Deci	d	10-1 = 0,1
Centi	c	10-2 = 0,01
Mili	m	10-3 = 0,001
Micro	p.	10-6 = 0,000 001
nano	n	10-9 = 0,000 000 001
pico	p	10-12 = 0,000 000 000 001
femto	f	10-15 = 0,000 000 000 000 001
atto	a	10-18 = 0,000 000 000 000 000 001

Nome da Unidade	Símbolo	Valor do SI
angstrom	A	10-10 m
atmosfera	atm.	101325 Pa
bar	bar	105 Pa
barn	b	10-28 m2
*caloria	cal	4,1868 J
*cavalo-vapor	cv	735,5 W
curie	ci	3,7 x 1010 Bq
gal	Gal	0,01 m/s2
* gauss	Gs	10-4 T
hectare	ha	104 m2
* quilograma-força	kgf	9,80665 N
* milímetro de Hg	mmHg	133.322 Pa (aproxima- do)
milha marítima		1852 m
nó		1852/3600 m/s milha marítima por hora
* quilate rad		2 x 10-4 kg não confun- dir com ligas de ouro 0,01 Gy

 

Vídeo Aulas: Número de Coordenação na Célula Unitária

Todo sólido cristalino tem um arranjo ordenado de empacotamento de seus átomos nos três eixos cartesianos. Esta estrutura tridimensional é chamada retículo cristalino. Na natureza existem 14 possíveis retículos cristalinos (redes de bravais), os quais podem ser agrupados em 7 sistemas. Aqui será tratado apenas o sistema cúbico, que possui três possíveis retículos (veja figura), nos quais se empacotam os átomos dos metais cristalinos.                                                   

Os três tipos de células unitárias cúbicas

Na fila de cima aparecem os pontos de rede de cada célula. Na fileira de baixo os pontos são ocupados por esferas que representam os átomos ou íons da rede. Todas as esferas representam átomos ou íons idênticos, centrados nos pontos de rede. Observe que as esferas nos vértices dos cubos de corpo centrado ou de face centrada não se tangenciam. Na célula de corpo centrado, o átomo de cada vértice é tangente ao átomo central, e na célula de face centrada é tangente as três esferas centradas nas faces adjacentes.

Modelo de Fluxograma - Recebimento de Mercadorias

Estrutura cristalina cúbica de face centrada (CFC)

Centro de um átomo em cada vértice e nos centros das faces do cubo (célula).

Direção de empacotamento: diagonal de cada face.

Exemplos: cobre, alumínio, prata e ouro.

4 átomos em cada célula.

NC = 12

FEA = 0.74 (alto)

Relação aresta da célula / Raio atômico:

a² + a² = (4R)²     a = 2 R (2)^1/2                                                 







Exemplo:

Determinar o volume da célula unitária da estrutura cristalina CFC.

a² + a² = (4R)²

Logo: a = 2R(2)^1/2

Vc = a³ = [2R(2)^1/2]³ = 2³ R³ [(2)^1/2]³ = 16 R³ (2)^1/2

Calcular o FEA para estrutura cristalina CFC.

FEA = Vol. Átomos na célula = V_E
            Vol. Total da célula       V_C

Vol. Da esfera =   4PI * R³
                                 3

Para a estrutura CFC temos 4 átomos na célula unitária, logo:

VE = 4 *  4 PI * R³ = 16 PI * R³
                 3                    3

Portanto: FEA =  16/3 * PI * R³  =   PI           =      3.14      = 0.74
                              16 R³ (2)^1/2            3 (2)^1/2             4.24
 

Exercício Resolvido: Esboce dentro de uma célula unitária cúbica os seguintes planos 

Exercício resolvido: Esboçar uma célula unitária para o composto inter metálico...  

Qual seria a diferença entre uma barra de Ferro com estrutura CFC e outra de CCC?  

Estrutura cristalina dos metais

Metais: ligação metálica

· Ligação não direcional;

·  Normalmente um único elemento (mesmo raio atômico);

·  Poucas restrições em relação à quantidade e posição dos átomos vizinhos;

·  Muitos vizinhos próximos;

·  Alto grau de empacotamento;

Três estruturas cristalinas para os metais:

·  Cúbica Simples: CS

·  Cúbica de face centrada: CFC

·  Cúbica de corpo centrado: CCC

·  Hexagonal compacta: HC

Estrutura cristalina cúbica simples (CS):

Estrutura rara. A direção de empacotamento são as bordas do cubo

Baixa densidade de empacotamento.

Somente o Po (Polônio) tem esta estrutura.

Número de coordenação (NC):

Número de átomos vizinhos (ou em contato) de cada átomo.

Para CS temos NC = 6.

Fator de empacotamento atômico (FEA):

Soma dos volumes das esferas de todos átomos no interior de uma célula dividido pelo volume total da célula.

FEA = Volume dos átomos na célula =  VE_

           Volume total da célula              VC

Para estrutura CS temos:

Relação Raio atômico R e aresta a:

R = 0.5  a

Volume da esfera:

Vesfera = 4 * PI * R³

                  3

FEA = 0.52 para estruturas CS.