Os sistemas de transportadores aéreos são amplamente utilizados na indústria para movimentação de cargas em processos de produção. Para o tipo EMS (Electric Monorail System) são utilizados conjuntos de conectores ‘escovas’ condutores de eletricidade guiados por um barramento unipolar que estão em contato entre si durante o funcionamento do sistema. No entanto, tal forma de funcionamento do sistema acarreta em problemas de desgaste natural causado pelo deslizamento entre os componentes. Este desgaste exige que, de acordo com critérios utilizados na planta industrial, as escovas sejam substituídas regularmente, o que implica em paradas na linha de montagem e em perdas na produtividade. Este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados de análise do desgaste dos componentes deste sistema, que são fabricados em cobre, por comparação direta entre as superfícies consideradas novas e aquelas relativas ao fim da vida útil, segundo critério industrial. Os mecanismos de desgaste foram analisados em microscópio eletrônico de varredura, revelando a predominância de desgaste adesivo para o barramento unipolar e abrasivo para as escovas. Também são realizadas medições de rugosidade 3D e dureza Vickers, que foi utilizada para a avaliação do encruamento das superfícies. Adicionalmente o método com tratamento shot peening onde forças compressivas são induzidas na camada superficial pelo impacto de esferas com fluxo direcional sob alta velocidade e condições controladas foi aplicado. Assim, foi verificado que a dureza e a rugosidade inicial das superfícies em contato são bastante distintas, o que afeta sobremaneira o desgaste de cada componente. A performance do tratamento shot peening foi realizado por meio de um dispositivo simulador de desgaste controlado em laboratório. A construção desse sistema caracterizou-se como uma ferramenta para o teste de novas soluções e com propósito principal é a simulação do desgaste e visando observar o comportamento de uma escova de contato nova e escovas com tratamento shot peening, submetidas contra barramento novo em condições não lubrificados a fim de obter dados que revelam o comportamento desses materiais no processo real sem comprometer a linha de produção do ambiente fabril. Verificam-se duas regiões onde a perda de massa para cada uma das curvas é semelhante (linhas retas, com derivada constante). Todas as amostras parecem perder massa mais lentamente no início do ensaio (Região 1), sendo que após um dado momento essa perda de massa muda e estabiliza em um valor maior (Região 2). O comportamento de uma das amostras submetido ao tratamento shot peening mostrou-se ligeiramente eficiente no aumento da dureza e consequente uma possível melhoria na vida útil da escova.
The overhead trolley systems are widely used in industry for cargo handling in production processes. Electric Monorail Systems (EMS) use sets of electrically conductive connectors, known as ‘brushes’, guided by an unipolar insulated conductor, and they are in contact to each other during the operation. However, such an operating system leads to problems caused by natural wear slip between components. This wear requires, according to criteria used in the industrial plant, that the brushes must be replaced regularly, which implies in assembly line stops and productivity losses. This work presents the results of analysis of the wear of the system components, which were made by direct comparison between samples considered new and samples in the end of life according to industrial criteria. The wear mechanisms were analyzed by scanning electron microscopy revealing the predominance of adhesive wear for unipolar insulated conductor and abrasive for the brushes. Also, 3D roughness and Vickers hardness measurements are realized, which was used for the evaluation of the surface hardening. Additionally some samples had their surfaces modified by shot peening treatment. In this method compressive forces are induced on surface layer by the impact of balls with directional flow under high speed and controlled conditions. Thus, it was verified that the hardness and the initial roughness of the surfaces in contact are quite distinct which greatly affect the wear of each component. The performance of the shot peening treated samples were evaluated using a wear simulator device within laboratory controlled conditions. The system developed in this work was considered as a new tool for wear simulation tests with the purpose of evaluate the behavior of new and shot peening treated bushes submitted to EMS operation. The simulation system consists in sliding brushes against new non lubricated insulated conductor in order to obtain data showing the behavior of these materials in the actual process without compromising production line at manufacturing environment. The mass loss of the samples tested in the developed system was measured and it was observed two distinct regions in the mass loss versus time curve, two straight lines with constant derivatives. All samples appear to lose mass slower at the begin test (Region 1) and after a certain time rate of mass loss changes and stabilizes at a higher value (Region 2). The behavior of one sample of shot peening treatment was more effective in increasing the hardness and consequent improvement life of the brush.
Data da defesa: 06/06/2014
Banca Examinadora
Orientador(a): Juliano de Andrade (Lactec)
Membro da Banca: Marcos Antônio Coelho Berton (PRODETEC/SENAI)
Membro da Banca: Sérgio Luiz Henke (UFPR)
Palavra(s)-Chave: Desgaste por deslizamento, tribologia do cobre, sistemas de transporte aéreo, escovas elétricas, barramento unipolar, shot peening.
Keywords: sliding wear, tribology copper, overhead trolley systems, electric brush, electric monorail system, shot peening.