Desgaste Corrosivo

El desgaste corrosivo se produce en una amplia variedad de situaciones, tanto lubricadas como no lubricadas. La característica fundamental de esta forma de desgaste es una reacción química concurrente entre el material desgastado y un medio corrosivo, que puede ser un reactivo químico, lubricante reactivo o incluso aire. Desgaste corrosivo es un término general relacionado a cualquier forma de desgaste mecánico (adhesivo, abrasivo, erosivo, fatiga, fretting, etc.) que se combina con un proceso químico o corrosivo. Hoy en día se suele utilizar el término “tribocorrosión” en lugar de “desgaste corrosivo”, sobre todo en los casos en que la corrosión electroquímica interactúa con daños mecánicos [9].

El desgaste corrosivo o químico se produce cuando el deslizamiento se produce en un ambiente corrosivo. En el aire, el medio corrosivo más dominante es el oxígeno. Por lo tanto el desgaste químico en aire es generalmente llamado desgaste oxidativo. En ausencia de deslizamiento, los productos químicos de la corrosión (por ejemplo, óxidos) forman una película típicamente de menos de un micrómetro de espesor sobre las superficies, lo que tendería a reducir la velocidad o incluso detener la corrosión, pero la acción de deslizamiento desgasta la película química, permitiendo que el ataque químico continúe. Así el desgaste químico requiere tanto de la reacción química (corrosión) como del frotamiento. Las maquinarias que trabajan en un entorno

industrial o cerca de la costa producen generalmente productos químicos (es decir, se corroen) más rápidamente que cuando operan en un ambiente limpio. El desgaste químico es importante en una serie de industrias, como la minería, procesamiento de minerales y procesamiento de químicos [5].

La corrosión puede ocurrir debido a la interacción química o electroquímica de la interfaz con el medio ambiente. La corrosión química se produce en un ambiente altamente corrosivo y en ambientes de alta humedad y alta temperatura. La corrosión electroquímica es una reacción química acompañada por el paso de una corriente eléctrica, esta puede acelerarse en un ambiente corrosivo, debido a que los fluidos corrosivos pueden proporcionar un medio conductor necesario para que se produzca la corrosión electroquímica en las superficies de rozamiento [5].

Un ejemplo típico de un rodillo corroído, luego de su utilización en un cojinete, se muestra en la Fig. 2.18. La corrosión dejó una multitud de cavidades con fondo oscuro, mientras que los alrededores de los mismos se pulieron durante el funcionamiento.

Fig. 2.18. Micrografía SEM de un rodillo de un rodamiento SAE 52100 después del desgaste

corrosivo [5].

La velocidad de formación de los óxidos es la base para el mecanismo oxidativo de desgaste formulado por T. Quinn [25,26], en el cual una superficie de deslizamiento se calienta y se oxida a una velocidad que disminuye con el aumento de espesor de la película de óxido. En algún momento la película alcanza un espesor crítico y se desprende [27].

2.7.5 Desgaste por Fretting

El desgaste por fretting ocurre entre dos superficies en contacto (no necesariamente moviéndose tangencialmente), las cuales experimentan pequeñas oscilaciones cíclicas (del orden de 1 a 100 µm). Cuando algunas vibraciones aparecen en las superficies en contacto, ocurren pequeños deslizamientos en la dirección del movimiento relativo, esos pequeños deslizamientos son causa de desgaste por fretting [5].

Básicamente, el fretting es una forma de desgaste adhesivo o abrasivo, donde la carga normal provoca adhesión entre asperezas y el movimiento oscilatorio provoca las rupturas, resultando en partículas de desgaste. Comúnmente el fretting se combina con la corrosión, en cuyo caso el modo de desgaste es conocido como fretting corrosión [5].

Las superficies sometidas a desgaste por fretting tienen una apariencia característica. La Fig. 2.19 muestra una micrografía SEM de una marca de desgaste por fretting producida durante un ensayo “ball-on-flat”.

Fig. 2.19. Imagen SEM de la marca de desgaste producida por una bolilla con movimiento

alternativo durante un ensayo ball-on-flat [28,29].

El aumento de la amplitud de oscilación produce un rápido aumento de la tasa de desgaste dentro de un rango de amplitud (ver Fig. 2.20). Para una amplitud de deslizamiento dada, la cantidad de desgaste por unidad de distancia de deslizamiento y por unidad de carga normal aplicada, aumenta linealmente con el número de ciclos oscilantes hasta una amplitud de aproximadamente 100 micrómetros. Por encima de

esta amplitud, la tasa de desgaste por unidad de distancia de deslizamiento se hace constante e idéntica a la tasa de desgaste por deslizamiento unidireccional o movimiento alternativo. En consecuencia, esto indica un posible límite superior para la amplitud de deslizamiento en fretting. Comparando con las condiciones en el típico deslizamiento unidireccional, en el caso de pequeñas amplitudes, característico del fretting, las velocidades relativas son mucho más bajas, incluso a altas frecuencias.

Fig. 2.20. Tasa de desgaste por unidad de distancia de deslizamiento por unidad de carga

normal como una función de la amplitud para acero contra sí mismo. Cada curva es el resultado de una investigación por separado [5,30].

La tasa de desgaste de fretting es directamente proporcional a la carga normal para una amplitud de deslizamiento dada. En una situación de deslizamiento parcial, la frecuencia de oscilación tiene poco efecto sobre la tasa de desgaste por unidad de distancia en el rango de baja frecuencia. Mientras que el aumento de la velocidad de deformación a altas frecuencias conduce a un aumento de daño por fatiga y el aumento de la corrosión debido al aumento de temperatura. Sin embargo, en la situación total de deslizamiento, hay poco efecto de la frecuencia [5].

Amplitud de deslizamiento (µm) T a s a d e d e s g a s te ( m 3 /N m )