Revestimento DLC em componentes automotivos

Os revestimentos DLC (Diamond Like Carbon) vêm sendo utilizados de forma crescente no segmento de componentes automotivos, como por exemplo em pinos de pistão, anéis de pistão, tuchos, balancins, cames dos eixos de comando de válvulas, entre outros.

Inicialmente, esta tecnologia era mais usada em carros de alto desempenho, tal como na Fórmula 1, mas a partir do ano 2000 o DLC vem gradualmente ganhando espaço e nos últimos anos já passou até a ser empregado em modelos de entrada de carros das principais montadoras.

Em virtude de uma característica singular das camadas DLC, que é aliar alta resistência ao desgaste com baixo coeficiente de atrito, estas camadas elevam a otimização de motores a patamares não possíveis anteriormente, possibilitando o surgimento de motores muito mais compactos (menor peso, menor volume) através da utilização de componentes de dimensões menores, mas que suportam as mesmas cargas de componentes maiores em sistemas convencionais.

Um exemplo típico do uso desta nova tecnologia são os motores turbo 1.0 com potencia superior a 100 CV.

DLC em Sistemas Lubrificados

De acordo com a “Curva de Stribeck”, duas superfícies em contato com um movimento de deslizamento entre si em um meio lubrificado apresentam três regimes básicos de lubrificação, dependendo da viscosidade do lubrificante [η], da velocidade de deslizamento [s] e da pressão de contato [p]:

1. Limite: superfícies em contato direto;
2. Misto: superfícies parcialmente em contato;
3. Hidrodinâmico: superfícies sem contato direto.

O que se pode verificar nesta curva (Fig. 1), olhando da esquerda para a direita, é que com baixas viscosidades do lubrificante, baixas velocidades de deslizamento e altas pressões de contato, existe uma sobreposição dos picos de rugosidade das superfícies e o coeficiente de atrito é comparativamente mais alto. À medida que as superfícies ficam mais afastadas, o contato dos picos de rugosidade vai diminuindo, até que não se tocam mais. Este equivale ao ponto de mínimo no gráfico. A partir daí, o coeficiente de atrito vai aumentando gradativamente devido às forças viscosas no lubrificante.

Aplicando-se o revestimento DLC em pelo menos um dos lados do contato mecânico, devido à sua inércia química, sua dureza e sua característica deslizante, consegue-se deslocar o ponto de mínimo da curva para baixo e para a esquerda, ou seja, consegue-se uma transição para o regime hidrodinâmico com viscosidades menores do lubrificante, velocidades menores de deslizamento e pressões maiores de contato. Isso permite que sistemas com componentes revestidos trabalhem com mais eficiência, mesmo em condições mais agressivas. Além disso, o DLC ainda preserva a integridade física de um componente em condições de baixa lubrificação como, por exemplo, quando um motor acabou de ser ligado e o lubrificante ainda não está devidamente distribuído pelas superfícies em contato.

Aplicação de Revestimentos DLC

Para se ter uma ideia do potencial do uso da tecnologia DLC, são apresentados alguns dos benefícios da utilização deste tipo de revestimento em componentes automotivos.

Pinos de pistão e pinos de rolete de balancins roletados:

– Minimização da tendência de caldeamento entre pino e mancal;
– Eliminação da necessidade de buchas de bronze;
– Viabilização do uso de óleos de baixa viscosidade;
– Minimização de desgaste.

Tuchos e balancins flutuantes:

– Redução de perdas por atrito gerando uma economia de até 3% de combustível;
– Viabilização do uso de óleos de baixa viscosidade;
– Minimização de desgaste.

Palhetas de bomba de óleo:

– Minimização de desgaste.