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martes, 21 de junio de 2016

MECANISMOS DE DESGASTE Y TÉCNICAS DE PROTECCIÓN

MECANISMOS Y MODOS DE DESGASTE

   Sorprende descubrir que aproximadamente el 70% de las causas de fallo en máquinas es debido a la degradación superficial de sus componentes, fenómeno habitualmente conocido como desgaste.
El desgaste es una pérdida progresiva de material, resultante de la interacción mecánica (fricción) de dos superficies en movimiento relativo.
Una máquina no puede operarse en condiciones de fricción seca, pues aunque los acabados superficiales fuesen inmejorables, la degradación superficial sería tan rápida y severa que prácticamente no llegaría a funcionar.
La introducción del lubricante reduce sustancialmente el coeficiente de fricción, mejorando la situación de degradación de las superficies que aparece en la fricción seca, pero no supone la desaparición total del desgaste.
Se pueden distinguir los siguientes mecanismos de desgaste:
-Adhesión
-Abrasión
-Erosión
-Fatiga
-Corrosión
-Cavitación
-Ludimiento o desgaste por vibración.
Los mecanismos de desgaste son el origen del mismo. Las consecuencias o efectos que estos mecanismos producen sobre las superficies son los modos de desgaste:
-Desgaste normal
-Desgaste severo
-Picadura (Pitting)
-Gripado (Scuffing)
-Rayado en distintos grados (Scoring, Gouging)

-En el desgaste adhesivo la adhesión de las dos superficies en contacto es superior a
la que hay entre las capas superficiales del propio material. Se produce así un
progresivo arranque de material:



-En el desgaste abrasivo, partículas extraduras presentes entre las dos superficies en
contacto abren surcos y arrancan material de una o de las dos superficies.
-El desgaste erosivo es causado por corriente de líquido a alta velocidad conteniendo
partículas abrasivas.
-La fatiga superficial es el resultado de elevadas tensiones de compresión en los puntos
o líneas de contacto. Estas tensiones elevadas y repetitivas en las mismas áreas
produce fisuras superficiales que eventualmente se propagan originando partículas que
se desprenden de la superficie.
-La corrosión está presente siempre que hay un ataque de la superficie metálica con
pérdida de metal, ya sea por oxidación o ataque químico.
-La cavitación ocurre en líquidos fuertemente agitados en los que la turbulencia e
implosión de burbujas causa pérdidas de la película de metal superficial.
-El Fretting, desgaste por vibración o ludimiento, es una degradación superficial ocasionada por un mecanismo corrosivo asociado a una vibración.
Los efectos o modos de desgaste son muy variados:
-Desgaste normal por rozamiento o desgaste de rodaje. Está siempre presente en las superficies en movimiento aún en presencia de lubricante. Produce, si es suficientemente suave, un efecto de pulido durante el rodaje, que no es perjudicial.
-Desgaste severo cuando se superan los límites de carga y velocidad para los que componentes y lubricante fueron diseñados y seleccionado respectivamente.
-Picadura, originada por mecanismos de fatiga o corrosión.
-Gripado, soldadura momentánea ocasionada por un mecanismo de tipo adhesivo.
-El Scoring y el Gouging son distintos grados de rayadura de las superficies ocasionados normalmente por desgaste de tipo abrasivo o adhesivo sin llegar al gripado.


TÉCNICAS DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL

Existe una variada gama de tratamientos superficiales para aumentar la dureza, reducir la fricción y el desgaste. Algunos son comúnmente aplicados por los fabricantes de las piezas originales:
|Tratamientos Térmicos (Temple, Revenido)
|Tratamientos termo-químicos (cementación, nitruración)
|Recargues por soldadura de metal duro (estellita)
Otros son aplicados por decisión del usuario con objeto de aumentar la vida y reducir los cambios de piezas sujetas a un desgaste severo. En estos casos se impone hacer un análisis económico para justificar la decisión: por una parte se trata de procesos muy especiales y por tanto caros de aplicar, aunque por otra parte se consiguen mejoras sustanciales en el comportamiento de las piezas, si el tratamiento es el adecuado. No obstante ello los tratamientos avanzados no pueden competir en precio con los tratamientos tradicionales por lo que deben reservarse a los casos en que el costo de sustitución es muy elevado o la pieza es de alta responsabilidad y se pretende conseguir mejoras no alcanzables por medios tradicionales.
En este capítulo distinguiremos las siguientes técnicas:
-Procesos convencionales de Recargue de Materiales:
|Proceso Oxi-acetilénico
|Soldadura eléctrica manual
|Procesos TIG
|Arco Sumergido
|Soldadura con polvo
-Procedimientos especiales de aportación:
|Thermo-spray
|Plasma transferido
|Plasma-spray
|Cañón de detonación
-y los Procesos Avanzados:
|Implantación iónica
|Recubrimientos PVD
|Recubrimientos CVD
Describiremos los más novedosos, sus aplicaciones y limitaciones.

RECARGUE DE MATERIALES

El recargue supone unir un metal sobre otro ya existente para alcanzar algunos de los siguientes objetivos:
a) Para aportar el material desaparecido por desgaste de una pieza. En este caso puede recargarse con el mismo material original de la pieza.
b) Para darle mejores propiedades mecánicas que el material base, cuando se desea aumentar la resistencia a la corrosión, abrasión y dureza.
En el recargue se denomina línea de anclaje a la que delimita la separación entre el material base y el material recargado.
El grado de adherencia de esta línea de anclaje define la calidad del trabajo realizado. Para lograr una buena adherencia en la línea de anclaje es necesario lograr una cierta dilución entre el material aportado y el material base. La dilución alcanzada depende del procedimiento de recargue y varía desde valores máximos en la soldadura eléctrica hasta valores prácticamente nulos en el recargue por cañón de detonación.
Otros aspectos importantes a considerar en el recargue son:
|el espesor de la capa a recargar
|la dilución, antes comentada
|la distorsión provocada en la pieza
los cuales nos orientará sobre el procedimiento más adecuado en cada caso.

-Proceso oxiacetilénico:
Para el recargue se utilizan varillas de aleaciones de Estellite (base cobalto). No presenta dificultades de dilución con el metal base. Se aplica fundamentalmente para casquillos de bombas y piezas de válvulas.

-Soldadura eléctrica manual:
Se utilizan electrodos de diversas calidades. Debido a la penetración del arco eléctrico, se produce una fuerte dilución con el material base, por lo que tiene escasa aplicación (sólo para reparaciones in situ).

-Proceso TIG:
En la soldadura con arco en atmósfera de argón (TIG) se utilizan varillas, igual que para el proceso oxiacetilénico. Al hacerse en atmósfera inerte se consigue un buen anclaje y la dilución no es excesiva.

-Arco sumergido:
Es un procedimiento adecuado para recargue de grandes superficies y varias pasadas de cordones de soldadura; su costo es elevado. Es normal la aparición de poros sobre la superficie y la dilución con el material base es muy fuerte.

-Soldadura con Polvo:
Se aplican con pistola oxiacetilénica. Los polvos son especiales para baja temperatura. Se aplican en los moldes utilizados en la industria del cristal.





















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