Desenvolvimento de um esclerômetro linear com indentador de diamante

Abstract

A competitividade no crescente setor de tecnologias tornou essencial o desenvolvimento na otimização de materiais frágeis. Seu comportamento quebradiço torna mais complexo o estudo de usinagem, pois, diferente de materiais convencionais, deve-se analisar com cautela a transição dúctil-frágil, o que leva empresas a investir na pesquisa e desenvolvimento para aplicações afim de obter um diferencial em relação aos concorrentes. Entre os métodos de validação e controle de qualidade para esses materiais, destaca-se o esclerômetro linear, que consiste na penetração de um indentador com ponta de diamante sobre uma superfície, aplicando uma força conhecida, para observar as interações entre pares tribológicos. Por possuir uma vasta gama de aplicações e exigir alta precisão, o esclerômetro é um equipamento de alto valor monetário. Embora alguns pesquisadores proponham adaptações para o equipamento, esse segmento ainda é pouco explorado. Adota-se para o seguinte projeto a metodologia Projeto de Desenvolvimento Integrado de Produto (PRODIP) adaptada, auxiliando a fundamentar decisões ao longo das diferentes etapas de projeto. Para a parte estrutural, o equipamento deve possuir alta rigidez estática e dinâmica, o que estreitou a variedade de materiais que poderiam ser utilizados optando pelo granito sintético. Realizou-se o projeto em CAD com as dimensões ideais para a bancada e, utilizando granito triturando com resina epóxi, foram fabricadas as estruturas para atenuar vibrações. A necessidade de obter parâmetros controláveis em conjunto com uma interface homem-máquina que proporcione ao operador a capacidade de comandar todos os eixos de movimentação em um único ambiente encoraja a utilização do software comercial LabVIEW ®. Através deste programa, é possível desenvolvimento uma aréa compartilhada que unifica diversos recursos distintos através da codificação por diagrama de blocos. A interface homem-máquina possibilita definições de parâmetros essenciais, como velocidade (mm/s) e deslocamento (mm), atuando em um sistema tipo malha fechada em conjunto com um sensor de forças triaxial. Para organizar todos os equipamentos, fontes de alimentação e controladores, foi projetado um gabinete elétrico que protege os componentes e facilita o uso da máquina. Com essas definições, é possível desenvolver um equipamento capaz de medir com precisão as propriedades tribológicas de diferentes superfícies, mantendo um custo de fabricação reduzido.