SUSTAINABLE TECHNOLOGY: LASER CLADDING OF BRAKE DISCS REDUCING ITS PARTICULATE MATTER EMISSIONS

TECNOLOGIA SUSTENTÁVEL: REVESTIMENTO A LASER DE DISCOS DE FREIO, REDUZINDO SUAS EMISSÕES DE MATERIAL PARTICULADO

Authors

  • Paulo Paiva Oliveira Leite Dyer INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA - ITA
  • Ana Cláudia Costa de Oliveira UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS - UFLA
  • Carolina Hahn da Silveira UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA - UNIVAP
  • Maria Margareth da Silva INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA - ITA
  • Getúlio de Vasconcelos INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA - ITA

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n5.141-159

Keywords:

Sustainability, brake disk, Laser cladding, EHLA

Abstract

The emission of 2.5µm particulate matter (PM2.5) from braking systems poses a significant health hazard.  The wear of brake discs contributes to this issue. However, it can be mitigated. In this paper, a brake disk was Nickel laser cladded. Resulting in an improvement of more than 5 times of coefficient of friction and wear resistance. Likewise, under the deduced mathematical model, this improvement brings an estimative of annual reductions of 230,000 metric tons of PM2.5 not emitted; and more than 400,000 deaths, resulting from these emissions, avoided.

Author Biographies

Paulo Paiva Oliveira Leite Dyer, INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA - ITA

Engenheiro Ambiental pela Universidade Estadual Paulista UNESP, campus Sorocaba (2012), Mestre em Ciências, na área de Infraestrutura Aeronáutica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica ITA (2018), Doutor em Ciências, na área de Infraestrutura Aeronáutica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica ITA (2022). Atualmente é pesquisador no Instituto de Estudos Avançados. Integrando a equipe do projeto: Aplicação de revestimentos de barreira térmica em turbina de motor foguete a propulsão líquida (Chamada CNPq N20/2022 Faixa A), como bolsista (DTI-A-A). Atuando em diversas frentes do desenvolvimento do projeto. Destacando a análise e interpretação de resultados laboratoriais de revestimentos, como: preparação metalográfica de amostras, analise microestrutural, análise mecânica de superfícies (dureza, desgaste e ancoramento), resistência à corrosão e propriedades cristalográficas. Possui treinamento em equipamentos de microscopia óptica, testes de tribologia e dureza. Destas frentes de atuação, também se destaca o desenvolvimento de programações (linguagem PHYTON) no Software Robo DK. Possui treinamento nesta ferramenta, além do software Top Solid. Atua na coordenação e orientação de alunos de Iniciação científica, no âmbito do desenvolvimento de práticas laboratoriais e redação de artigos e relatórios. Participou ativamente no lançamento das frentes de parametrização de processos por laser cladding para revestimentos de aço ferramenta H13, pós de Ni-Ti, NiCrAlY e outros pós cerâmicos. Participando com trabalhos em congressos. Também possui experiência na área de infraestrutura e meio ambiente. Especificamente no emprego de resíduos sólidos em projetos de construção civil como material de preenchimento. Registrou uma patente e publicou diversos trabalhos em importantes periódicos internacionais nesta área. Além de ter participado com trabalhos em congressos nacionais e internacionais.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/5876655179444119

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7110-6871

Ana Cláudia Costa de Oliveira, UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS - UFLA

Doutora em Engenharia e Tecnologia Espaciais pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE (2008). Possui mestrado em Engenharia Metalúrgica pela Universidade de São Paulo - USP (2001), graduação em Engenharia mecânica pela Faculdade ETEP e Tecnologia em Projetos Mecânicos pelo Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza (FATEC-SP) . Tem experiência na área de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, tendo atuado principalmente nos seguintes temas: fadiga de baixo ciclo, propriedades monotônicas, aços inoxidáveis austeníticos, filmes finos e materiais cerâmicos porosos. Pós doutorado no Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA, desenvolvendo trabalhos nas áreas relacionadas a superligas à base de níquel. Ensaios de fluência, fadiga rotativa, oxidação e caracterização microestrutural.Foi pesquisadora da empresa Vale Soluções em Energia, coordenadora dos laboratórios de ensaios mecânicos. Supervisora do projeto de fundição de palhetas refrigerada para Turbinas a gás junto com IPT e BNDES. Participou do programa de pós graduação do Centro universitário FEI com bolsa PNPD/CAPES de pós doutorado com o projeto de pesquisa " Ensaio de fadiga do revestimento de NiCrAlY sobre o Inconel 625 depositado pelo método de HVOF e posteriormente tratado com laser de CO2. Pós-doutorado CAPES-ITA no Instituto de Estudo Avançados IEAv Análise da ligação metalúrgica entre Inconel 625 e o pó de NiCrAlY depositado por diversos métodos e tratado com laser de CO2". Participa do projeto de " Tratamento de superficie com laser" colaborando com os trabalhos de iniciação científica e tecnológica, mestrado e doutorado do PG-CTE/ITA.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/5299953546787065

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2437-8425

Carolina Hahn da Silveira, UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA - UNIVAP

Formada em química bacharelado pela Universidade de Passo Fundo, mestra e doutora em química inorgânica pela Universidade Federal de Santa Maria. Pós-doutoranda no programa de Física e Astronomia da Universidade do Vale do Paraíba.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/4074800603218979

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4289-7368

Maria Margareth da Silva, INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA - ITA

Possui doutorado em Engenharia Aeronáutica e Mecânica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (2007) e pós-doutorado pela Universidade de Poitiers, França (agosto de 2010 agosto de 2011), mestrado em Engenharia Aeronáutica e Mecânica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (2001), pós-graduação lato-sensu em Análise de Sistemas pela Fundação Escola do Comércio Alvares Penteado, graduação em Tecnologia em Processamento de Dados pela Universidade de Taubaté (1988) e graduação em Licenciatura em Física pela Universidade de Taubaté (1983). Atualmente é professora associada do Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Tem experiência na área de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, com ênfase em Propriedades Mecânicas dos Metais e Ligas, atuando principalmente nos seguintes temas: Implantação Iônica por Imersão em Plasma, liga Ti-6Al-4V, nitreto de titânio, liga Ni-Ti, efeito memória de forma, aços maraging, "Friction Stir Welding" .

LATTES: http://lattes.cnpq.br/9018192492131453

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2356-8198

Getúlio de Vasconcelos, INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA - ITA

Bacharel em Física pela Universidade de Taubaté (1988), mestrado em Física pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (1997) e doutorado em Ciências, na área de Tecnologia Nuclear- Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (2004). Atualmente é pesquisador do Centro Técnico Aeroespacial. Tem experiência na área de Física, com ênfase em Instrumentação Específica de Uso Geral em Física e desenvolvimento de máquinas de sinterização seletiva laser e dispositivos de aspersão a frio. Atua na área de processamento de materiais por lasers, onde possui trabalhos publicados na área de sinterização de compactos intermetalicos, tratamento térmico aço de AISI M2 e aço carbono, produção e caracterização de materiais particulados por lasers. Possui experiência profissional nas seguintes áreas: protective coating, revestimentos cerâmicos, sinterização por lasers, laser sintering, laser clading, laser hardening, tratamento térmico com laser, cadinhos para evaporação, têmpera por laser. Membro da Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração - ABM., Membro da Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM

LATTES: http://lattes.cnpq.br/7483015871500229

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2943-0915

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Published

2024-12-09

How to Cite

Dyer, P. P. O. L., Costa de Oliveira, A. C., Hahn da Silveira, C., da Silva, M. M. ., & de Vasconcelos, G. (2024). SUSTAINABLE TECHNOLOGY: LASER CLADDING OF BRAKE DISCS REDUCING ITS PARTICULATE MATTER EMISSIONS: TECNOLOGIA SUSTENTÁVEL: REVESTIMENTO A LASER DE DISCOS DE FREIO, REDUZINDO SUAS EMISSÕES DE MATERIAL PARTICULADO. ix Sustentável, 10(5), 141–159. https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n5.141-159

Issue

Vol. 10 No. 5 (2024): Mix Sustentável

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Científica

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Copyright (c) 2024 Paulo Paiva Oliveira Leite Dyer, Ana Cláudia Costa de Oliveira, Carolina Hahn da Silveira, Maria Margareth da Silva, Getúlio de Vasconcelos

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