DESGASTE EN CONDICIONES LUBRICADAS.

El régimen de lubricación elastohrodinámico (ELH), parcial es el régimen donde el espesor medio de la película se reduce a menos de tres veces la altura de la aspereza superficial y el espesor de la película local se interrumpe en la punta de las asperezas más altas. Este tipo de lubricación se presenta en la gran mayoría de los contactos de Hertz, como pueden ser en levas, engranes y cojinetes de elementos rodantes.

Durante años, las asperezas superficiales de los cojinetes se ha caracterizado por un solo parámetro como σ la rms (raíz cuadrada media) de desviación normal de amplitud de aspereza de un plano. Para complementar esta indicación de aspereza, la textura de aspereza de superficie puede describirse a través de dos parámetros estadísticos: la distribución de altura y la función de auto correlación, (acf). Para superficies terminadas por un proceso abrasivo, la distribución de altura es aproximadamente Gaussiana [10].

El acf mide la longitud de onda estructural en un perfil de la superficie en una dirección dada, Y se define como:

( )

_∫

( ) (

)

donde λ, es la correlación de longitud, δ es la función de altura a lo largo de la dirección x, y R,(λ) es la acf en dirección de x. El acf para la mayoría de las superficies de ingeniería es una función exponencialmente que decrece.

Muchas superficies de ingeniería contienen longitudes de ondas largas para una dirección, mientras que son cortas en una dirección normal. El modelo puede ser descrito por parámetro γ que se define como la relación de longitudes de x y y:

y x 5 . 0 5 . 0

λ

λ

γ

=

donde λ0.5x, es la longitud de la correlación en la que el acf del perfil está al 50% del valor

con respecto al origen; el valor de λ se interpreta como la proporción entre la longitud y la anchura en un contacto de aspereza representativo.

Para determinar la actuación de ELH parcial, los parámetros de aspereza superficial requeridos para cada superficie incluyen:

1. σ = rms rugosidad superficial 2. Distribución funcional de alturas

3. λ0.5x,0.5y, 50% de la longitud de correlación en dirección de x y y.

4. El acf (función de correlación automática) [10].

Los lubricantes son una poderosa ayuda para reducir los efectos de la fricción y el desgaste en casi todos los sistemas deslizantes. En sistemas lubricados, la relación λ, es la razón entre el espesor de película lubricante y el valor promedio de las alturas de las asperezas de ambas superficies σ, que determinan el régimen de lubricación. Del mismo modo, al aumentar, la carga en el punto de contacto, decrece la velocidad de deslizamiento o también disminuye la viscosidad del lubricante. Todo ello, produce una redución el espesor de la película de lubricante. A menos de que no se rompa ésta, la tasa de desgaste será mínima. Por el contrario, sí λ es menor que 1, se inicia el contacto.

Es importante plantear el fenómeno del desgaste adhesivo en contactos lubricados, en particular en aquellos donde existe una mayor concentración de esfuerzos. La solución del problema se basa en la teoría de la lubricación elastohidrodinámica parcial, donde las asperezas de contacto y la película de lubricante contribuyen a soportar la carga normal, esto es:

W=Ws+Wc

Donde W es la carga total, Ws es la carga soportada por el lubricante, Wc es la carga por las

asperezas que alcanzan a entrar en contacto. Solo una parte de la carga total Wc puede

contribuir al desgaste adhesivo. 2.5. SUMARIO.

La fricción y el desgaste son dos fenómenos, casi imposibles de erradicar, pero con su estudio y comprensión es posible disminuir considerablemente sus efectos nocivos; no deben confundirse entre sí, aunque su presencia se manifiesta casi de manera simultanea. Generalmente la fricción propicia la ruptura de crestas ocasionando la pérdida de material, es decir al desgaste. Sin duda, la génesis de estos fenómenos se debe al contacto y al movimiento entre dos materiales, como mínimo. Esto, implica la posibilidad de interacción de tres o mas elementos. Las características de los materiales en contacto pueden ser muy diversas: en una pareja ambos pueden ser sólidos, o un material es sólido mientras que el otro es líquido, o uno sólido y otro gaseoso.

La fricción es un fenómeno sumamente complejo, aunque se han definido algunas de sus leyes y mecanismos de acción, existen excepciones donde sus principios no se cumplen con plenitud, por ejemplo cuando se realiza una prueba de fricción entre dos metales con características de baja dureza, como sucede en el caso del cobre y el bronce, al principio de ella, los coeficientes de fricción se mantienen estables, pero después de un determinado tiempo de operación se da inicio a una interfase líquida que actúa como un microlubricante, que hace decaer dicho coeficiente. Todo esto puede causar severas confusiones, para estos casos lo más recomendable es realizar pruebas tribológicas en aquellos materiales que

constituyen a los pares mecánicos cuyos valores no cumplen con las leyes de la fricción y el desgaste.

Los mecanismos de desgaste son muy diversos, por ende, son muy difíciles de eliminarlos, pero si es posible reducir sus efectos. Su disminución y predicción depende en gran medida de la utilización de materiales, tratamientos superficiales y los sistemas de lubricación mas adecuados. Aunque en este capítulo se mencionaron los principales mecanismos de desgaste existen otros, que aún no se han estudiado a fondo, como es el desgaste en condiciones de vacío, el desgaste a elevadas temperaturas, el desgaste en medios orgánicos, como sucede en el desgaste natural de los huesos.

Sin duda la fricción y desgaste afectan de forma natural a la materia, y es preciso aclarar que sus efectos se presentan tanto, en elementos que interactúan como sistemas inertes. Además es muy común, que dichos fenómenos se presentan de manera combinada, o sea que, los diferentes tipos de desgaste, se presenten de manera concatenada. Por lo que desde el punto de vista de la Tribología siempre ha sido preponderante estudiarlos y analizarlos en el tribosistema de donde emane el problema.

CAPITULO III

CAPITULO III

TRIBODISEÑO

El término tribología puede aplicarse para acuñar un nuevo concepto: el tribodiseño, que consiste en, la aplicación de las técnicas de la tribología dentro del diseño mecánico. En este capítulo se exponen algunos de los tratamientos y procesos aplicados en la ingeniería de superficies de materiales para mejorar la calidad y resistencia de los materiales de los embates de los fenómenos tribológicos.