Coeficiente de atrito: a importância do seu estudo para superfícies que trabalham em contato.

O coeficiente de atrito (µ) é uma propriedade adimensional que expressa o comportamento de duas superfícies em contato ao deslizar uma em relação à outra, e seu valor é característico de cada par de materiais, ou seja, não é uma propriedade intrínseca do material.

A Tribologia é uma ciência que tem como um dos seus objetivos o estudo do atrito. Antes mesmo de sua formalização como área de pesquisa, Leonardo da Vinci já havia constatado que a força de atrito é dependente da força normal às superfícies em contato e da natureza dessas superfícies.

Hoje sabemos que diversos fatores influenciam o valor da força de atrito, entre eles o material do qual são feitas as superfícies, seu acabamento (grau de polimento), suas condições (se seca, molhada ou lubrificada), além de suas temperaturas e velocidades relativas.

Por mais polidas que as superfícies dos materiais possam parecer macroscopicamente, elas apresentam rugosidades microscópicas. Como consequência, quando duas superfícies apresentam qualquer tendência de movimentação uma em relação à outra é observada a ação força de atrito no sentido contrário do movimento.

coeficiente_de_atrito_cof_02

O coeficiente de atrito é determinado através da razão entre a força de atrito e a força de reação normal e é classificado em dois valores: o coeficiente de atrito estático (µ_e), que é medido quando ambas as superfícies estão em repouso, e o coeficiente de atrito dinâmico (µ_d) que, por sua vez, é medido quando as superfícies estão em movimento.

Um gráfico típico da força de atrito em função da força aplicada pode ser observado na figura abaixo:

Variação da força de atrito (F_at) versus força aplicada. Após o limite do atrito estático, o corpo entra em movimento e o atrito dinâmico passa a atuar.

Inicialmente, não existe movimento relativo entre as superfícies e a força de atrito é igual à força aplicada, resultando na reta com inclinação positiva até o pico, que é referente à força de atrito estático.

Após esse pico, as superfícies iniciam o movimento e a força aplicada para que a velocidade seja mantida constante é a força de atrito dinâmico. Ou seja, quanto menor é o coeficiente de atrito, mais fácil é para que duas superfícies se movimentem.

A determinação dos coeficientes de atrito onde superfícies trabalham em contato é de fundamental importância, uma vez que o atrito causa desgaste e desprendimento de material, o que pode reduzir sua vida útil e em maior custo de manutenção e de substituição de peças.

Os materiais poliméricos apresentam baixos coeficientes de atrito, o que os torna excelentes materiais anti-desgaste e ideais para aplicações onde o atrito deve ser considerado.

Alguns exemplos de polímeros aplicados na produção de peças para aplicações de deslizamento, que estão sujeitas a atrito e calor intenso são: PTFE, PI, PEEK, PPS e Nylon.

A tabela abaixo mostra os coeficientes de atrito da combinação de alguns materiais e é possível verificar os menores valores para alguns dos citados acima.

Coeficiente de atrito para a combinação de alguns materiais.

Combinação de materiais		Condição das superfícies	µ_e	µ_d
PTFE	PTFE	Limpo e seco	0,04	0,04
PTFE	Aço	Limpo e seco	0,05 – 0,2
Nylon	Nylon	Limpo e seco	0,15 – 0,25
Nylon	Aço	Limpo e seco	0,4
Alumínio	Alumínio	Limpo e seco	1,05 – 1,35	1,4
Alumínio	Aço	Limpo e seco	0,61	0,47

Disponível em: <https://www.engineeringtoolbox.com/friction-coefficients-d_778.html> Acessado em 17/11/2021.

O CCDM conta com infraestrutura para a determinação de coeficientes de atrito estático e dinâmico de filmes e chapas poliméricas, deslizando sobre material similar ou sobre outros materiais, em condições de ensaio especificadas. As seguintes normas são avaliadas: ASTM D1894 e ISO 8295.