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Title: Preparo e caracterização de elementos de fricção à base de resina fenólica e pó de ardósia.
Authors: Binda, Felipe Ferreira
metadata.dc.contributor.advisor: Santos, Claudio Gouvea dos
Keywords: Rejeitos - metalurgia
Tribologia - freios
Tribômetro de pino sobre disco - TRB³
Issue Date: 2019
metadata.dc.contributor.referee: Santos, Claudio Gouvea dos
Silveira, João Vinícios Wirbitzki da
Oliveira, Victor de Alvarenga
Citation: BINDA, Felipe Ferreira. Preparo e caracterização de elementos de fricção à base de resina fenólica e pó de ardósia. 2019. 45 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.
Abstract: Este trabalho propõe uma alternativa tecnológica para minimizar os problemas ambientais decorrentes da disposição inadequada de rejeitos de ardósia, por meio da produção de um material compósito à base de resina fenólica, para ser aplicado como um novo elemento de fricção e estudar seu comportamento técnico, comparando-o ao desempenho de pastilhas de freio automotivo encontradas no mercado. Dessa maneira, agregar valor ao mineral, classificando-o como resíduo a ser aproveitado industrialmente e não mais como rejeito. Para tanto, este trabalho investigou o efeito da quantidade de ardósia nas características de fricção das pastilhas de freio confeccionadas. Em um primeiro momento foram realizadas análises de caracterização dos rejeitos de ardósia e da resina fenólica, englobando estudos mineralógico, químico e de comportamento térmico. Posteriormente, para o compósito, realizaram-se análises de caracterização envolvendo micrografias e ensaios mecânicos de dureza, desgaste e de coeficiente de atrito. A análise por DRX indicou os principais constituintes da ardósia: quartzo, clorita, muscovita, albita e ortoclásio. Na curva TG da rocha, observou-se uma degradação mais intensa entre 500 ºC e 700 ºC. Para a resina fenólica, a curva TG evidenciou o início do pico de degradação térmica um pouco acima de 400 ºC, e a curva DSC apresentou um pico exotérmico próximo de 150 ºC, correspondendo ao início de sua reação de reticulação. No espectro de FTIR, observou-se os principais grupos funcionais da resina: grupo fenólico, anéis aromáticos e a presença de hexamina. A microestrutura do compósito, vista por meio de microscópio eletrônico de varredura, apresentou-se heterogênea e com boa adesão da fibra de vidro à matriz polimérica, sem significativa alteração entre as formulações. As características de fricção e desgaste foram determinadas por ensaio tribológico do tipo Pino-Disco com auxílio de uma balança analítica. Os coeficientes de atrito dos compósitos se mostraram regulares e estáveis, com média de 0,44 entre as amostras. A partir dos resultados obtidos, observou-se que a formulação contendo 40% de ardósia e 35% de resina fenólica foi a que apresentou os parâmetros de utilização mais satisfatórios e compatíveis com os atuais materiais de fricção comerciais.
metadata.dc.description.abstracten: This work proposes a technological alternative to minimize the environmental problems caused by the inadequate disposal of slate tailings, by the production of a composite material based on phenolic resin, to be applied as a new element of friction and to study its technical behavior, comparing it to the performance of automotive brake pads found in the market. In this way, add value to the mineral, classifying it as residue to be used industrially and no longer as waste. It was investigated the effect of the amount of slate on the friction characteristics of the brake pads. In the first stage, characterization analysis of the slate and phenolic resin were carried out, including mineralogical, chemical and thermal behavior studies. Subsequently, for the composites, characterization analysis were performed by micrographs and mechanical tests of hardness, wear and coefficient of friction. The XRD analysis indicated the main constituents of the slate: quartz, chlorite, muscovite, albite and orthoclase. In the TG curve of the rock, a more intense degradation was observed between 500 ºC and 700 ºC. For the phenolic resin, the TG curve showed the beginning of the thermal degradation peak just above 400 ºC, and the DSC curve showed an exothermic peak near 150 ºC, corresponding to the beginning of its crosslinking reaction; in the FTIR spectrum, the main functional groups of the resin were observed: phenolic group, aromatic rings and the presence of hexamine. The microstructure of the composite, observed by scanning electron microscopy, was heterogeneous and with good adhesion of the glass fiber to the polymer matrix, without significant alteration between the formulations. The characteristics of friction and wear were determined by a Pin-on-Disk type tribological test with the aid of an analytical balance. The coefficients of friction of the composites were shown to be regular and stable, with an average of 0.44 between the samples. Among the results obtained, the formulation containing 40% of slate and 35% of phenolic resin, presented the most satisfactory parameters compared to commercial friction materials in current use.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11720
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 12/09/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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