Analysis of the tribological behavior of copper and brass

Este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento tribológico de amostras de cobre ensaiadas contra discos de aço SAE 1020, e também fazer uma comparação do comportamento do cobre e do latão quando atritados contra um disco de ferro fundido cinzento. Para que fosse possível realizar as análises, foi empregada uma metodologia que variava a pressão de contato (2,55 MPa, 1,91 MPa, e 1,27 MPa) e a velocidade de deslizamento (0,395 m/s, 0,317 m/s, e 0,235 m/s) dos ensaios, enquanto que a distância de deslizamento permaneceu fixa em 395 m. Foram quantificados resultados de coeficiente de atrito (COF), desgaste dos pinos e dos discos, e resíduo resultante dos testes. Para os ensaios de cobre contra disco de aço, foi possível perceber uma elevada sensibilidade destes resultados com a pressão de contato exercida, enquanto foi observada uma baixa sensibilidade dos mesmos com relação à velocidade de deslizamento. Com o auxílio da literatura, foi possível perceber que existe um limiar de pressão de contato mínima para a ocorrência de elevadas deformações plásticas, que levaram a formação de cascas nos pinos de cobre. Ao comparar o comportamento do cobre e do latão quando ensaiados contra disco de ferro fundido cinzento, foi possível notar a influência que a presença de zinco no pino de latão teve nos resultados de desgaste e COF. Os ensaios envolvendo latão apresentaram desgaste bem menos severo do que os ensaios envolvendo cobre, sendo possível notar a presença de sulcos no disco ensaiado contra cobre (arrancamento de material), enquanto a superfície atritada contra latão não apresentou tais sulcos. Os resultados obtidos puderam ser justificados com conclusões de estudos anteriores, que propunham que o mecanismo de desgaste muda conforme a presença de zinco se altera na composição química do cobre.The present study aims to analyze the tribological behavior of copper rubbed against SAE 1020 steel discs, and perform a comparison of friction and wear of copper and brass when rubbed against a gray cast iron disc. To make the analysis possible, it was employed a methodology that varied the contact pressure (2,55 MPa, 1,91 MPa, and 1,27 MPa) and the sliding velocity (0,395 m/s, 0,317 m/s, and 0,235 m/s) of the tests, while a fixed sliding distance of 395 m was employed. It was quantified results of coefficient of friction (COF), wear of the pins and discs, and debris released during the tests. For the tests performed with copper against steel disc, it was possible to notice a high sensibility of those results with the contact pressure, while it was observed a low sensibility with the sliding speed. With the assistance of the literature, it was possible to notice a threshold of minimum contact pressure for the occurrence of high plastic deformation on the pins selected in this study, which led to the formation of “peels” in the copper pins. When comparing the behavior of copper and brass when tested against gray cast iron disc, it was possible to notice the influence of the presence of zinc in the brass pin, which affected the results of wear and COF. The brass showed less severe wear than copper, being possible to notice the presence of deep grooves on the disc surface when it was tested against copper. The disc surface rubbed against brass did not show those grooves. The results obtained could be justified with conclusions of previous studies, that which proposed that the wear mechanism is sensitive to the presence of zinc in the chemical composition of the copper