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The new engine developments are providing engine mechanical and thermal loads increase on the components. Besides the unfavorable wear conditions, the components should provide similar or improved performance compared with current baselines. For piston rings, the performance is given by the ring capacity of sealing and scrapping. These performances can be measured in a engine by the results of lube oil consumption (LOC) and Blow-by. So, the proposal of this work is to evaluate the influence of laser hardening on the second ring wear and verify the sealing and scrapping performance. It was compared two prototypes, being as parameter the current piston ring supplied to customer. Firstly, it was compared the dimensional of the laser hardening effect. After that, it were tested these prototypes in bench tests in order to know the ring performance after laser hardening. In general terms, the superficial treatment by laser on the piston rings surface have showed significant results in the hardness aspects, with some demerits in the dimensional aspect that can interfere in the good functionality of the tribological system, piston rings – lubricant – cylinder liner. SUMÁRIO Página 1 INTRODUÇÃO1 2 OBJETIVO DO TRABALHO5 3 REVISÃO DA LITERATURA6 3.1 Anéis de pistão6 3.2 Desgaste10 3.3 Tratamento superficial com laser14 3.3.1 Tratamento superficial com laser com fusão de material17 3.3.2 Laser Nd:YAG18 3.4 Material19 3.4.1 Ferro fundido19 3.4.2 Tratamento térmico19 3.4.2.1 Nitretação22 4 MATERIAIS E MÉTODOS24 4.1 Escolha do anel de pistão e material24 4.2 Microestrutura25 4.2.1 Grafita25 4.2.2 Matriz25 4.2.3 Camada nitretada25 4.3 Propriedades mecânicas25 4.3.1 Dureza25 4.3.2 Módulo de elasticidade26 4.4 Equipamentos de metrologia e metalurgia26 4.5 Equipamento laser26 4.6 Equipamentos para teste de engripamento27 4.6.1 Procedimento do ensaio de engripamento29 4.6.2 Lubrificante30 4.6.3 Parâmetros para o ensaio30 4.7 Equipamento para teste de desgaste31 4.7.1 Procedimento do ensaio de desgaste33 4.7.2 Metrologia antes do ensaio34 4.7.3 Lubrificante34 4.7.4 Parâmetros para o ensaio de desgaste35 4.7.5 Metrologia após ensaio35 4.8 Preparação de amostras para a aplicação do laser36 4.8.1 Obtenção dos anéis36 4.8.2 Verificação e adequação aos parâmetros de laser ideais37 4.8.3 Dimensional38 4.8.4 Irradiação das amostras38 5 RESULTADOS39 5.1 Caracterização dos materiais39 5.2 Resultados dimensionais59 5.2.1 Dimensional nas amostras AN36135 com material base de ferro fundido sem nitretar, antes e após o endurecimento superficial com laser60 5.2.2 Ovalização das amostras AN36135 com material base de ferro fundido sem nitretar, antes do endurecimento a laser62 5.2.3 Ovalização das amostras AN36135 com material base de ferro fundido sem nitretar, após o endurecimento65 5.2.4 Dimensional nas amostras AN36136 com material base de ferro fundido nitretado, antes e após o endurecimento67 5.2.5 Ovalização das amostras AN36136 com material base de ferro fundido nitretado, antes do endurecimento69 5.2.6 Ovalização das amostras AN36136 com material base de ferro fundido nitretado, após o endurecimento72 5.2.7. Resultados de endurecimento superficial indesejados75 5.3 Resultados de testes de bancada77 5.3.1 Avaliação de performance em engripamento – Block on Ring (BoR)77 5.3.2 Avaliação do coeficiente de atrito e desgaste – UMT78 5.3.3 Resultados gráficos de perfis82 6 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS90 7 CONCLUSÃO93 8 TRABALHOS FUTUROS/ ATIVIDADES SUGERIDAS95 ANEXO A96 ANEXO B97 ANEXO C98 ANEXO D99 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS100

Estudo de camadas finas tratadas por laser em anéis de pistão