La tribología es una ciencia relacionada con varios campos; mecánica, ciencia de materiales, química, metalurgia, etc. Uno de los principales valores de este proyecto es que se realizó en gran medida según los objetivos, con laboratorios muy mal equipados; Además de realizar un profundo análisis bibliográfico de artículos de actualidad de todo el mundo. Cabe mencionar que el proceso de desgaste en condiciones dinámicas es muy complejo de investigar, y no se han realizado muchos trabajos en esta área.
Al realizar este proyecto, el autor entró en contacto con diversos campos científicos y aplicados, incluyendo la tribología, la metalografía, la ciencia de los materiales, la estadística y los métodos matemáticos, pasando por el análisis de los resultados de la investigación, hasta la práctica de la fotografía en el laboratorio. Mencioné los verdaderos valores del proyecto; En resumen estos valores son: el proyecto se presenta como base para futuras investigaciones y también con la aplicación práctica de los resultados. En definitiva, el proyecto consigue dos logros importantes: el primero es que muestra los resultados del análisis de varianza, en el que se estima el porcentaje de influencia de los parámetros de trabajo en el desgaste de los materiales investigados, y el segundo, permite predecir de resistencia al desgaste. Basado en investigaciones microestructurales.
INVESTIGACIONES EN LABORATORIO
Investigaciones tribológicas
Introducción al capítulo 50
- Composición química
- Dureza
En esta investigación es fundamental el análisis de materiales mediante pruebas de laboratorio. Para encontrar una relación cuantitativa entre el desgaste abrasivo y las propiedades metalúrgicas, químicas y mecánicas de las aleaciones de hierro, es necesario realizar una gran cantidad de ensayos en diferentes materiales trabajando en condiciones de fricción y desgaste, es por ello que actualmente se utiliza este proyecto. los resultados de desgaste de varios materiales que han sido probados en condiciones similares dentro de la máquina tribológica MUPET, además de mostrar su microestructura, composición química, dureza, etc. En el proceso de consumo existen una gran cantidad de factores que influyen en el mismo, como ya se mencionó en la primera parte de este documento; El motivo de analizar los resultados tribológicos y metalúrgicos de los materiales es saber en qué medida cada factor afecta al desgaste, y cuáles no lo afectan o pueden ser insignificantes.
Los materiales analizados para el proyecto fueron cinco aleaciones de hierro diferentes, todos ellos utilizados en elementos mecánicos que trabajan en condiciones de fricción en la industria del cemento. Este material se utiliza en el patio de prehomogeneización, que es donde se verifica el contenido de caliza y arcilla, que son materias primas para la producción de cemento b) Enlace: Al igual que la mariquita, este material también se utiliza en la prehomogeneización. patio una vez triturada la materia prima extraída del subsuelo. e) Alta resistencia: Una vez comprobado y seleccionado el material en el patio de prehomogeneización, se homogeneiza para luego molerse en un molino de rodillos; Es en el suelo de este último donde se utiliza este tipo de acero aleado. Como se puede observar, todos y cada uno de los materiales investigados en este proyecto trabajan en contacto con abrasivos, por lo que es necesario simular los ensayos bajo la influencia de un abrasivo, como se mostrará más adelante.
Cada uno de los materiales descritos anteriormente es acero aleado con algunos elementos de aleación comunes, pero en diferentes porcentajes, dándoles su propia composición química. diferentes propiedades, ofreciéndoles diferentes usos en condiciones de fricción. El fabricante de los materiales es responsable de prepararlos con la composición química correspondiente según los requisitos de la patente de los elementos mecánicos a fabricar; Un ejemplo de esto es el cumplimiento por parte del fabricante de las restricciones sobre el contenido de elementos químicos que deben tener las placas refrigeradoras para que su función sea la esperada en el diseño. Dependiendo del porcentaje de este elemento en el acero se clasifica en acero de bajo, medio o alto carbono b) Cromo: Aumenta la propiedad de templabilidad del acero, adaptándolo al temple en aire o aceite.
Facilita la formación de diversos carburos en la microestructura del acero, aumentando su resistencia a la tracción. Es un desoxidante del acero; con una concentración superior al 0,8% se considera acero aleado al manganeso. Este elemento hace que el acero sea más resistente al desgaste corrosivo. El molibdeno tiene un doble efecto sobre las propiedades del acero, en el mismo porcentaje de concentración que el tungsteno.
Para unificar la escala de medición de la dureza en cada uno de los materiales, todos los valores de Rockwell se convirtieron a dureza Brinell (BHN).
Pruebas tribológicas
- Prueba disco probeta
- Parámetros de las pruebas tribológicas
- Tamización del clinker
- Procedimiento de pruebas tr ibológicas
El volumen consumido se obtiene multiplicando el área longitudinal por el ancho de la muestra (10 mm). El área combinada del círculo y el rectángulo es el área del trazo que deseas encontrar. El ángulo 13 es el comprendido entre el radio del disco y el eje x, situando dicho radio al inicio de la pista de la probeta.
Así se encuentra el área de la sección longitudinal de la marca dejada por el desgaste. 7 Resultados obtenidos midiendo el volumen desgastado en diferentes condiciones tribológicas para la placa enfriadora. Los resultados del desgaste al soldar la placa bimetálica se muestran en la siguiente tabla.
Cabe destacar que en las pruebas de desgaste de la placa refrigerante fue posible medir la temperatura de la superficie desgastada inmediatamente después de la prueba tribológica. Para realizar un análisis de varianza es necesario realizar la suma de la tabla general de replicación, que en este caso es la tabla de desgaste. El cálculo de Fexp utiliza los valores obtenidos en operaciones de cuadrados medios.
PARTE 2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DEL DESGASTE DE ST/CO .. j) Tabla de análisis de varianza para el desgaste de placas de alta resistencia. PARTE 2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DEL DESGASTE. k) Tabla de análisis de varianza del desgaste del disipador. La Figura 3.7 a) muestra la superficie desgastada de la placa de enfriamiento, donde se pueden observar microdeformaciones de los granos de austenita.
A continuación se muestra una tabla que muestra los materiales y sus componentes de las fases estructurales en porcentajes, según los resultados de la metalografía cuantitativa.
Resultados del desgaste
- Desgaste en el eslabón
- Desgaste en la placa de alta res istencia 65
- Desgaste en la placa bimetálica
- Observaciones importantes de la pruebas 68
Análisis estadístico del desgaste
Introducción al capítulo 72
- Cálculos previos y análisis de varianza
Investigaciones metalográficas
Introducción al capítulo 86
- Corte
- Montaje
- Pulido de muestras
- Ataque químico
- Análisis microestructural
Este paso en el proceso de preparación de la muestra se realiza una vez que la muestra ha sido pulida hasta obtener un acabado de espejo y sin rayones. El objetivo del ataque químico es reflejar la luz que llega a la superficie de la muestra a través del objetivo del microscopio, en las zonas superficiales donde el reactivo ataca con mayor fuerza, tales como: los límites de grano o la matriz con menor resistencia al ataque. Hay muchos reactivos que se pueden utilizar para atacar muestras de materiales, pero la elección correcta del reactivo depende de las propiedades de la aleación.
El análisis microestructural consta de dos fases, la primera es la fase de observaciones microscópicas con el microscopio óptico OL YMPUS del Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Monterrey, el cual tiene un aumento máximo de 500 veces; La segunda parte de este análisis es la fotografía de las microestructuras que se observan en el microscopio, que también cuenta con un sistema adaptado para la fotografía. Se establece una relación cuantitativa con los datos de microestructura porque otras características (como la dureza) de las aleaciones tienen poco efecto sobre el rendimiento tribológico. Esto se puede valorar mejor comparando los resultados de los ensayos metalográficos con los ensayos tribológicos, en los que podemos ver que lo que realmente afecta a la resistencia al desgaste es la microestructura. Con las relaciones cuantitativas anteriores se puede tener una idea clara de cómo se produce el desgaste bajo determinados parámetros tribológicos y según la cantidad de cada fase estructural.
Su estudio, a diferencia de éste, se basa en encontrar ecuaciones de regresión para medir la intensidad del desgaste, que depende de la velocidad de deslizamiento y de la carga. En el ambiente de la ingeniería prevaleció la creencia errónea de que el desgaste depende de la dureza de los materiales, en esta investigación con base en las pruebas realizadas se puede concluir que el desgaste no depende de la dureza. Cuanto mayor sea el contenido porcentual de la fase microestructural denominada austenita en una aleación, más resistente será al desgaste abrasivo.
En el caso de la placa refrigerante se puede comprobar lo dicho en el párrafo anterior, ya que contiene 100% austenita y es más resistente al desgaste en comparación con los demás materiales examinados. Comparando los dos materiales descritos anteriormente, a altos niveles de uso se puede decir que la estructura austenítica se comporta mejor, pero a parámetros críticamente altos la soldadura responde mejor a los requisitos de resistencia al desgaste, debido a la naturaleza de la soldadura. Puede soportar las altas temperaturas creadas por la fricción. Los resultados son alentadores para realizar más investigaciones en este campo de la ciencia; Los retos son muchos y el trabajo duro cuando se trata de pruebas de laboratorio, pero lo que se gana es un mejor conocimiento del comportamiento de los materiales que ayuda a tomar decisiones correctas a la hora de diseñar componentes mecánicos.
Si la tribología no fuera un área enorme de oportunidades para la ingeniería, los países desarrollados no habrían iniciado trabajos de investigación sobre los fenómenos de fricción y desgaste.
