A tribologia é a ciência que estuda a interação entre superfícies em contato e abrange áreas como metrologia e lubrificação, focando em atrito e desgaste. As propriedades de atrito e desgaste dependem de fatores como força, temperatura e movimento, e a resistência ao movimento tangencial é influenciada pela área de contato e pelas condições de trabalho. O conceito inclui diversas leis, como a força de atrito ser proporcional ao carregamento normal e independente da área de contato.

1. Princípios básicos da Tribologia
Prof. Claudinei José de Oliveira

2. Definição
• Tribologia é uma ciência que abrange as áreas de
Metrologia, Metalurgia, Lubrificação e Ciência dos
Materiais, e associa o comportamento dos materiais, sua
interação com o ambiente e o regime de trabalho. Ela
abrange o conceito de transferência de força entre as
superfícies, seja quando duas superfícies estão se movendo
relativamente uma à outra ou quando uma é motriz para
outra. [Ferrante e Abel (1999)]

3. Considerações
• Não há nenhuma máquina ou mecanismo que não
possua interação entre as superfícies em contato.
• A Tribologia vem tratar das propriedades de atrito e
desgaste e de suas propriedades intrínsecas.
• Dependendo das aplicações específicas, o coeficiente
de atrito e as taxas de desgaste dependem das seguintes
condições:
– força, tensão, movimento, temperatura e tempo;
– interação mútua dos componentes do sistema.

4. Histórico
• Primeiramente, o atrito foi estudado por Leonardo Da Vinci
(1452 a 1519), que reportava sua importância para suas
máquinas. Ele idealizou uma maneira simples para estudar os
diferentes tipos de atrito. Assim pôde-se distinguir o
deslizamento do atrito.
• Da Vinci indicou que a área no contato não tem nenhum efeito
no atrito, e que se a carga de um objeto fosse dobrada, sua
fricção dobraria também.
• Da Vinci indicou que a área no contato não tem nenhum efeito
no atrito, e que se a carga de um objeto fosse dobrada, sua
fricção dobraria também.

5. Atrito - definições
• O atrito é definido como a resistência encontrada para que
ocorra um primeiro movimento tangencial entre dois corpos
que estão em contato. O atrito adota duas classes de
movimento relativo, são eles: deslizante e de rotação. Em
processos industriais, a energia de fricção é dissipada como
calor. [Liang e Craven (2005, p. 66)]
• O atrito se dá devido a partículas que se desprendem entre as
interfaces das superfícies. A interface superficial entre metais à
exceção do ouro, possuem camadas de óxidos que se
desprendem durante o contato e com a ação de forças, o
material do substrato passa a se danificar por contato adesivo
ou por fadiga. [Ludema (2001, p. 206)]

6. Leis do atrito
O atrito apresenta três leis que são as seguintes:
I. a força de atrito é proporcional ao carregamento normal;
II. a força de atrito independe da área aparente de contato;
III. a força de atrito independe da velocidade de deslizamento.

7. Possíveis efeitos entre os contatos
• Devido à ação da adesão, o material que se desprende fica
dentro da região do contato, sendo incorporado entre as
superfícies, o que torna difícil de expressar a natureza das
partículas que se desprendem.
• Entre as superfícies também pode ocorrer o fenômeno da
oxidação, sendo que muitas vezes esses óxidos têm o
comportamento abrasivo em relação ao próprio substrato. Com
isso pode haver uma elevada resistência ao se movimentar uma
superfície em relação à outra.

8. Coeficiente de atrito (Coulomb)
• Segundo Ludema (2001), o coeficiente de atrito envolve
medição da quantidade da força requerida para iniciar e/ ou
sustentar o deslizamento. As medições do atrito estático podem
ser definidas por meio de arranjos de polias e pesos. Este
processo é mostrado na esquematicamente na Figura 1.

9. Figura 1 - Levantamento de atrito estático (a) polias, (b) rampa inclinada
Fonte: Ludema, 2001

10. • O carregamento aplicado é crescente até que comece o
deslizamento entre as superfícies, obtendo-se assim o
coeficiente de atrito estático (μs). Se o coeficiente de atrito
cinético (μk) for desejado, um peso é aplicado à corda e o
corpo corrediço é movido e liberado manualmente. Se o
deslizamento cessar, mais peso será aplicado à corda até que se
observe um deslizamento sustentado a uma velocidade
uniforme.

11. • As Equações 1 e 2 expressam os coeficientes de atrito estático
e cinético. Onde S é o coeficiente de atrito estático, K é o
coeficiente de atrito cinético, Ps é a força estática aplicada para
movimentar a carga normal N e Pk é a força cinética aplicada
para movimentar a carga normal N.
W
F
N
P S
S
S 


W
F
N
P K
K
K 


(2)
1
2

12. Condições para se definir o atrito
Experimentalmente podem-se estabelecer três condições:
– a força de atrito F age sempre em um sentido oposto àquele do
deslocamento relativo entre os dois corpos em contato;
– a força de atrito F é uma função da carga normal no contato W;
– a força de atrito é independente de uma área de contato nominal.

13. Observações gerais sobre o atrito
• Os contatos em atrito desempenham grande importância na
compreensão de modelos nos processos de fricção. As
películas de filmes finos se relacionam com o atrito, desgaste e
no desempenho das interfaces.
• Quando um metal desliza sobre outro, a energia de atrito
geralmente é dissipada tanto pela ruptura de uma camada
interfacial, ou em deformação plástica pelas próprias
superfícies que estão em contato.

14. • Problemas de adesão podem ser verificados caso não haja um
filme de lubrificação eficiente entre as superfícies. Neste caso,
existem as deformações em pontos localizados, onde
literalmente existe o contanto sobre as superfícies. Neste ponto
existe deformação plástica localizada.
Obs.: Essas observações gerais foram retiradas dos trabalhos de Santner et al (2006), Bhushan
(2001) e Torrance (1996),

15. Superfícies em contato

16. Definição
• A natureza da interação entre duas superfícies é definida pela
área real de contato. Quanto menos rugosa as superfícies
forem maior será a área real e caso as superfícies em contato
não sejam do mesmo material, o de menor resistência vai
registrar deformações plásticas mais acentuadas na área do
contato. [Liang e Craven (2005, p. 51)].

17. Considerações
• As superfícies em contato estarão submetidas a um estado
triaxial de tensões. Ao se observar o contato entre duas
superfícies, pode ser constatado que contanto real é menor que
a área aparente. O contato ocorre nas irregularidades
superficiais de maior amplitude dentro da área aparente entre
os contatos das superfícies.

18. Contato real entre duas superfícies
Figura 2: Superfícies em contanto
Fonte: Liang e Craven, 2005

19. • O valor na área de contato real Ar é aproximado pela Equação
3 a seguir:
Onde, L é a força normal na interface de contato e p é a
penetração no material.
p
L
Ar  3