Introducción
Fricción. Estados de fricción
Desgaste y sus Consecuencias
Tipos de desgaste
Comportamiento tribológico de un equipo
FRICCIÓN Y
DESGASTE
Tribología
Fricción
Desgaste
Superficie ideal
Macrodesviaciones
Ondulaciones
Rugosidades
Micro rugosidades
- Geometria de la herramienta de corte
- Condiciones de la maquina
- Microestructura de la pieza de trabajo
- Vibraciones del sistema
- Imperfecciones internas del
material
- Deformacion no uniforme de los
granos
- Procesos de corrosion y
oxidacion al generar la superficie o al exponerla al medio ambiente
- Desviaciones periódicas desde la
geometría de la superficie
- Oscilaciones de bajo nivel del sistema
máquina-herramienta-pieza de trabajo
- Errores de forma – Superficie irregular
- Falta de exactitud
Friction, Lubrication and wear technology. ASM Handbook. Volume 18
Componentes geométricos de
Una superficie sólida
FRICCION
MECANISMO DE DISIPACION
DE ENERGIA
Introduction to Tribology. J. Halling
Representa un cambio permanente y
por consiguiente, disipación de
energía
El trabajo desarrollado durante la
deformación es recuperado durante
la descarga
Fractura
Deformación
plás=ca
Deformación
elás=ca
Deformación
Posibles causas de fricción
Fluida
Pura
Hidro-‐
dinámica
Gaseosa
Mixta
Sólida
Hidrostá=ca
Metal-‐
Metal
Estados de fricción
Fricción
Formas de
reducir la
fricción
Acabado
superficial
Rodamiento
por
deslizamiento
Pelicula
lubricante
Factores que condicionan la fricción:
•
Carga
•
Naturaleza de los materiales
•
Acabado superficial
•
Asperezas agudas
•
Asperezas dentadas
4
2
3
1
TIPOS DE DAÑOS
CARACTERISTICAS
Daños en la
superficie sin
intercambio de
material
Cambios
estructurales
Envejecimiento, Templado, Transformación de
fases, Re cristalización
Deformación
plásGca
Deformación residual de la capa superficial, local
o extensivamente
Fractura de
superficie
Daño causado por esfuerzos excesivos de
contacto local o por variaciones cíclicas de
esfuerzos excesivos térmicos o mecánicos
Daños en la
superficie con
perdida de material
Perdida de
material de la
superficie
Procesos de remoción de material: Fractura,
extrusión, formación de asGllas, rasgado, fractura
quebradiza, fractura por faGga, disolución
química y difusión
Daños en la
superficie con
ganancia de
material
Ganancia de
material en la
superficie
Transferencia de material entre las superficies
Corrosión
Degradación del material por reacción química
con elementos del ambiente o elementos del
sistema
Sture Hogmark, Staffan Jacobson, and Olof Vingsbp, Uppsala University (Sweden). ASM Handbook Volume 18
CONSECUENCIAS
Reducción de la eficiencia de operación Obsolescencia de las máquinas Pérdidas de potencia por fricción Reemplazo de componentes desgastados Incremento de consumo de lubricantesSegún Czichos, "A systems analysis data sheet for friction and wear tests and an outline for simulative testing",
Operacionales
Carga
Velocidad
Temperatura
Tipo de movimiento
Estructurales del
sistema tribológico
Propiedades volumétricas de los
cuerpos en contacto
Geometría
Dimensiones
Composición química
Microestructura
Dureza
Propiedades superficiales de los
cuerpos en contacto
Rugosidad
Microdureza
Area de contacto entre los cuerpos
Propiedades de los lubricantes
interpuestos
CaracterísGcas de la atmósfera
Interacciones entre los cuatro
posibles triboelementos
* Click to add TextAdhesivo
Causa: Superficies que interactúan como resultado de la adherencia entre asperezas en mecanismos lubricados o no
Mecanismo:
§ A r r a n q u e y / o p a r a d a d e u n
mecanismo. Hay escasez de película limite.
§ Existe agotamiento de los aditivos
antidesgaste
§ Aspereza de la superficie
Solución:
Disminuir los recalentamientos interfaciales. Seleccionar materiales con baja energía de adhesión. Utilizar metales suaves o película lubricante.
Tipos de desgaste
Abrasivo
Causa:
Partículas extrañas en el sistema de lubricación (Virutas metálicas, soldadura, escamas, herrumbre, arena). Dos o tres cuerpos.
Solución:
Uso de filtros. Uso de lubricantes de mayor viscosidad. Mejorar sellado del equipo. Limpieza general de los elementos de maquina antes del uso. Cambios de aceite con mayor frecuencia en reductores cerrados
Parámetros que influyen:
- Tamaño y forma del grano abrasivo
- Carga aplicada. Velocidad de
Corrosivo
Causa:
Acción química de ingredientes activos en el aceite lubricante y absorción de materiales extraños desde fuentes externas
Afecta los limites de grano causando una fina picadura
Solución:
- Metalurgia resistente a la corrosión
- Modificar intervalos de cambio - Mejorar sellado de la unidad
- Efectuar una correcta selección del
lubricante (Compatibilidad con los metales)
Tipos de desgaste
Cavitación
Origen:
El aceite fluye a través de una región donde la presión es menor que la de su presión de vapor, hierve y forma burbujas de vapor.
Consecuencias:
• Daños en los componentes
• Pérdida de rendimiento
• Ruido
Causa:
Resulta del impacto de las burbujas de aire que viajan en el flujo de liquido sobre las superficies metálicas a su paso. Se presenta como pitting.
Tipos de desgaste
Medio
Superficie
Erosivo
Causa:
Impactos de partículas sobre una superficie. Apariencia granular fina
Variables:
La velocidad de desgaste aumenta con la velocidad de las partículas
Angulo de impacto pequeño: Corte abrasivo. Angulo de impacto grande: Desgaste debido a deformación y fractura
Solución:
Modificar ángulos de ataque. Reducir velocidades. Escoger materiales de mejor calidad o modificar sus superficies
Corrientes eléctricas
Causa:
Paso de corriente eléctrica a través de los elementos de maquina en reposo o en movimiento.
Casos:
• Rodamientos de un motor eléctrico
• Tomas a tierra defectuosas • Corrientes parásitas en equipos
Tipos de desgaste
Fatiga superficial
Causa:
Combinación de elevados esfuerzos y gran número de ciclos en la zona de interacción de las irregularidades.
Zona de alto riesgo:
Elementos de rodamientos, dientes de engranaje sobre la línea pitch (primitiva) y existe deslizamiento y rodadura.
Solución:
Reducir asperezas. Aumentar la dureza. Evitar contaminación con partículas. Alineación.
Fretting
Causa:
Carga y movimiento deslizante de amplitud muy pequeña que aumenta con e l n u m e r o d e c i c l o s . C o n d u c e eventualmente a fallas por fatiga y se produce en uniones atornilladas, piezas ajustadas, contactos eléctricos
Solución:
- Frecuentemente aparece como el resultado de una concentración de esfuerzos.
- Acabado superficial (favorable)
- Utilizar insertos de metales suaves o polímeros.
- Utilizar lubricantes sólidos
- Prevenir la oxidación en las superficies de contacto
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Abrasión
Adhesión
Erosión
Fretting
Químico
Tipos de desgaste
ASENTAMIENTO OPERACIÓN NORMAL ENVEJECIMIENTO (DESGASTE SEVERO) VIDA UTIL D ESG A ST E
TIEMPO (MILES DE HORAS)
10 20 30 40 50 60 70 R U G O SI D A D SU PER F IC IA L
Comportamiento tribológico de un equipo
•
Acondicionamiento
inicial de todas las
piezas
•
Eliminación de las
rugosidades más
sobresalientes
•
Condición de
operación de baja
carga
•
Concluye cuando el
desgaste se vuelve
constante
Asentamiento
Operación
normal
•
El desgaste se
mantiene constante
•
El control es a base
del análisis
periódico de aceite
•
La meta es
alcanzar la vida a la
fatiga
•
Incremento en el
desgaste
•
Incremento en las
holguras
•
Por sus indices, el
equipo deja de
satisfacer a la
empresa
1.
Identificar los materiales en las partes desgastadas, medio ambiente,
abrasivo, partículas de desgaste y lubricante
2.
Identificar el mecanismo o combinaciones de mecanismo de desgaste:
adhesivo, abrasivo, corrosivo, fatiga superficial o erosivo
3.
Definir la configuración de las superficies desgastada y original
4.
Definir los movimientos relativos del sistema, incluyendo direcciones y
velocidades
5.
Definir la fuerza o presión de contacto entre las superficies o entre la
superficie de desgastada y el medio ambiente, o ambas. A nivel
microscópico y macroscópico
Failure, Analysis and Prevention Metals Handbook. ASM
Failure, Analysis and Prevention Metals Handbook. ASM
