p Os pesquisadores descobriram um mecanismo até então desconhecido para o desgaste em metais:um redemoinho, comportamento microscópico semelhante a um fluido em uma peça sólida de metal deslizando sobre outra. p As descobertas podem ser usadas para melhorar a durabilidade das peças de metal em várias aplicações.

p "O desgaste é uma das principais causas de falha em aplicações de engenharia, "disse Srinivasan Chandrasekar, professor de engenharia industrial e engenharia de materiais da Purdue University. "Contudo, nossas descobertas têm implicações além do próprio desgaste, estendendo-se à fabricação e processamento de materiais. "

p As descobertas são o resultado de uma colaboração de pesquisadores de Purdue, o Instituto Indiano de Ciência em Bangalore, Índia, e M4 Sciences, uma empresa em West Lafayette, Indiana.

p "Usando imagens de alta resolução de contatos deslizantes em metais, demonstramos uma nova maneira pela qual as partículas de desgaste e defeitos de superfície podem se formar, "disse o associado de pesquisa de pós-doutorado de Purdue, Anirban Mahato, quem está trabalhando com Chandrasekar; Narayan Sundaram, um professor assistente no Indian Institute of Science; e Yang Guo, um cientista pesquisador da M4 Sciences.

p As descobertas são detalhadas em um artigo de pesquisa que aparecerá na quarta-feira (23 de julho) em Anais da Royal Society A , uma publicação da Royal Society do Reino Unido.

p Os pesquisadores, usando um microscópio, câmera de alta velocidade e outras ferramentas, já havia revelado a formação de saliências, dobras e características semelhantes a vórtices em superfícies de metal deslizantes. As novas descobertas são baseadas no artigo anterior, publicado em 2012 em Cartas de revisão física , para mostrar como o comportamento leva a rachaduras e partículas de desgaste.

p As descobertas foram contra-intuitivas porque o experimento foi conduzido em temperatura ambiente, e as condições de deslizamento não geraram calor suficiente para amolecer o metal. Ainda, o fluxo turbulento é mais parecido com o comportamento visto em fluidos do que em sólidos, Chandrasekar disse.

p A equipe observou o que acontece quando uma peça de aço em forma de cunha desliza sobre uma peça plana de alumínio ou cobre. Os metais são comumente usados ​​para modelar o comportamento mecânico dos metais.

p "Especulamos no artigo anterior que o fluxo de superfície semelhante a um fluido ondulado descoberto em superfícies de metal deslizantes é susceptível de impactar o desgaste em sistemas de metal deslizantes, "disse ele." Agora estamos confirmando essa especulação por meio de observações diretas. "

p As observações mostram como pequenas saliências se formam na frente da cunha, seguido pelo movimento giratório. Quando o ângulo da cunha é raso, o fluxo é laminar, ou suave. Contudo, ele muda para um fluxo ondulado quando o ângulo é ajustado para um ângulo menos raso, imitando o que acontece em peças de metal deslizantes reais. Conforme a cunha desliza pela amostra de metal, dobras se formam entre as saliências, e então as dobras se transformam em rasgos e rachaduras na esteira da cunha, eventualmente caindo como partículas de desgaste.

p "Uma única passagem deslizante é suficiente para danificar a superfície, e as passagens subsequentes resultam na geração de partículas de desgaste semelhantes às plaquetas, "Chandrasekar disse.

p O comportamento foi capturado em filmes que mostram o fluxo em camadas codificadas por cores logo abaixo das superfícies dos espécimes de cobre e alumínio.

p Os defeitos variam em tamanho de 5 a 25 mícrons e são semelhantes aos encontrados em componentes deslizantes, como peças em motores automotivos, compressores e vários tipos de equipamentos e máquinas. 1 "No passado, só víamos esses recursos depois de formados, e os atribuímos a vários mecanismos possíveis, "disse ele." Aqui, mostramos um mecanismo de como eles são formados. As características de defeito observadas também ocorrem em superfícies criadas por processos de manufatura, como retificação, polimento, polir, peening, desenhando, extrusão, rolando, e assim por diante, que são comumente usados ​​na fabricação de componentes estruturais e mecânicos no transporte terrestre, aeroespacial, processamento de chapas e fios de metal, e setores de sistemas de energia. "

p A pesquisa em andamento irá explorar as rotas potenciais para reduzir o desgaste decorrente desse tipo de mecanismo. Os metais são feitos de grupos de cristais chamados grãos. Trabalhos futuros estudarão como o tamanho do grão e a ductilidade de um material influenciam este tipo de desgaste, como esses tipos de defeitos de superfície nos processos de fabricação podem ser eliminados por meio do design modificado de ferramentas e matrizes, modelos aprimorados para desgaste deslizante e estratégias de controle de desgaste.

p "Queremos examinar esse mecanismo em materiais que têm cristais menores - na faixa de 5 a 30 mícrons, "Chandrasekar disse." Queremos mostrar que o mecanismo é mais geral e se estende a metais de granulação ainda mais fina. "