Mecanismos de Desgaste de Materiais: Cavitação, Adesão e Abrasão

Desgaste por Cavitação: Mecanismo e Causas

O mecanismo de desgaste por cavitação, também conhecido como corrosão por cavitação, é uma forma de desgaste ocasionado por qualquer líquido que contenha bolhas gasosas ou de vapor, que servem como núcleos de cavitação. Quando a pressão é reduzida a um determinado nível, as bolhas se tornam o repositório de vapor ou gases dissolvidos. O resultado imediato dessa condição é que as bolhas aumentam rapidamente de tamanho. Posteriormente, quando as bolhas entram em uma zona de pressão reduzida, elas reduzem de tamanho como resultado da condensação dos vapores que contêm.

Este processo de condensação surge de modo rápido, acompanhado por choques hidráulicos, emissão de som, destruição das ligações materiais e outros fenômenos indesejáveis. Um aspecto crítico do processo de desgaste por cavitação é a destruição da superfície e o deslocamento de material, causado pelo alto movimento relativo entre uma superfície e o fluido exposto. Como resultado de tais movimentos, a pressão local do líquido é reduzida, o que permite que a temperatura do fluido atinja o ponto de ebulição, formando pequenas cavidades de vapor. Quando a pressão retorna ao normal (sendo maior do que a pressão de vapor do fluido), implosões ocorrem, gerando bolhas de vapor ou cavidades em colapso. Este colapso de bolhas provoca ondas de choque que produzem forças de alto impacto em superfícies metálicas adjacentes. Este encruamento causa fadiga e cavitação.

As causas do desgaste por cavitação estão relacionadas ao material empregado na construção da peça, ao acabamento e ao perfil hidráulico da superfície.

Desgaste por Adesão

O desgaste adesivo ocorre pela junção localizada entre superfícies sólidas em contato, o que causa a transferência de partículas sólidas de uma parte da peça para outra, ou a perda de uma dessas partículas. Materiais sólidos tendem a se unir devido a esse tipo de desgaste.

Na prática, qualquer superfície possui asperezas; até mesmo aquelas que são extremamente limpas ou polidas possuem sinuosidades, que tendem à junção à medida que entram em contato. A adesão ocorre nos pontos de contato destas asperezas. A área de contato real entre duas superfícies é muito inferior à área aparente entre elas, de tal forma que a pressão entre essas asperezas pode ser extremamente alta, o que pode levar à deformação plástica em algumas asperezas em contato muito íntimo, levando assim a uma condição em que estas sinuosidades se ligam e provocam a ligação entre essas superfícies.

Geralmente, este tipo de desgaste ocorre em cooperação com outro tipo de desgaste, pois a adesão ocorre em função da perda e realojamento de partículas, o que, em geral, já é resultado de algum tipo de desgaste.

Desgaste Abrasivo

O desgaste abrasivo é o tipo de desgaste ocasionado por partículas ou protuberâncias localizadas nas superfícies dos materiais, que são forçadas umas contra as outras ao longo da superfície de contato. Consequentemente, a perda de material ocorre devido ao atrito das partículas com os materiais, que desgastam as superfícies.

Tipos de Desgaste Abrasivo

Desgaste Abrasivo entre Dois Corpos

Ocorre quando as partículas responsáveis pelo desgaste dos materiais se encontram aderidas à superfície dos materiais. Ou seja, as protuberâncias ainda estão fixas aos materiais atritados.

Desgaste Abrasivo entre Três Corpos

Ocorre quando as partículas responsáveis pelo desgaste dos materiais não se encontram aderidas à superfície dos materiais. Ou seja, as partículas estão soltas entre as duas superfícies atritadas, fazendo com que o atrito ocorra entre três corpos distintos.

O desgaste abrasivo pode ocasionar uma série de problemas no material, principalmente em sua superfície, tais como:

• Corte

  Ocorre quando o atrito das partículas abrasivas ocasiona a remoção de uma pequena lasca de material, criando um pequeno sulco na superfície do material.

• Fratura

  Devido ao desgaste constante, podem ocorrer fraturas na superfície do material. Geralmente, este problema ocorre em materiais frágeis, como cerâmica.

• Destacamento de Grão

  Ocorre quando o atrito entre os materiais faz com que o material perca partículas de sua superfície. Estas partículas, por sua vez, tornam-se partículas de desgaste soltas entre os materiais, ocasionando o desgaste entre três corpos.

A equação de Archard analisa o desgaste dos materiais. Ela estabelece que a quantidade de