3. Se presenta desgaste cuando un
material es removido o desplazado
por efecto de la interacción de las
superficies de dos sólidos en
contacto, que están sometidas a
una carga y que se encuentran en
movimiento relativo, este
movimiento puede darse en una o
varias direcciones.
El desgaste es el resultado del
arranque o desprendimiento de
material a través de las áreas que se
encuentran en contacto.
Desgaste
Tipos de desgaste
4. Los rugosimetros registran las irregularidades que se presentan en las superficies con
diferentes magnitudes en las direcciones vertical y horizontal, siendo mayor
normalmente la magnitud vertical.
Debido a estas diferencias en las magnitudes los perfiles registrados no representan la
realidad de las irregularidades presentadas por las superficies. La verdadera forma de
las superficies consiste en picos con ángulos de inclinación respecto a la línea base de
menos de 15°. Para la evaluación de los modelos de desgaste se debe considerar la
diferencia entre la superficie registrada y la superficie real.
SUPERFICIES DE CONTACTO
1
Áreas de
Contacto
Aparente y Real
5. Desgaste adhesivo
Curva típica de desgaste vs tiempo
El desgaste adhesivo invariablemente se asocia
con la formación de uniones adhesivas en la
interface.
La fuerza de estas uniones depende en mayor
grado de la naturaleza fisicoquímica de las
superficies puestas en contacto.
El volumen de material removido por el
proceso de desgaste adhesivo puede ser
estimado con el modelo propuesto
por Archard.
Donde
V= pérdida volumétrica del material más blando
después del deslizamiento a una distancia L a una carga
normal a la superficie de desgaste P. H es la dureza
Brinell del material más blando y K es el coeficiente
adimensional de desgaste estándar
Definición
Etapa I. Asentamiento; no hay equilibrio en el
proceso, representa solo una pequeña porción del
tiempo total de operación del par deslizante y se
caracteriza por seguir una función exponencial.
Etapa II. Es la más larga y estable del proceso y se
caracteriza por su régimen de desgaste lineal.
Etapa III. Es la etapa de desgaste catastrófico; el
régimen de desgaste es de incremento cte y se
asume el volumen de material removido de la
superficie como partículas de desgaste.
6. Microcorte y perturbación de la adhesión
La fricción y el desgaste de dos superficies sólidas en contacto y sin ningún tipo de
lubricación dependen del tipo de irregularidades superficiales que se involucren.
Microcorte: se da cuando los esfuerzos de contacto en la deformación
alcanzan valores tan altos que ocasionan daño en las condiciones del flujo del
material deformado alrededor de la aspereza penetrante. En este caso tanto la
velocidad, la temperatura como el medio juegan un papel importante.
Perturbación de la Adhesión: en esta etapa se aumentan los
esfuerzos de contacto y se presentan las deformaciones que
acompañan simultáneamente los procesos de fatiga.
7. Mecanismos de desgaste
La adhesión entre dos objetos ubicados uno junto al otro, no es observada, es tan pequeña que se hace
invisible y se generan debido a capas contaminantes de oxígeno (capas de óxido), agua o aceite.
1.
La mayoría de los sólidos se adhieren al entrar en contacto con otro sólido. La atmósfera y la materia orgánica,
también proporcionan capas contaminantes, las cuales evitan cualquier adhesión en objetos sólidos.
Templates
Gracias al desarrollo de las tecnologías de alto vacío, fue posible observar el comportamiento tribológico de
materiales convencionales en ausencia de elementos contaminantes.
Entre los diferentes materiales en contacto los metales exhiben los cambios más dramáticos y por esta razón
son los mas estudiados.
3
2
8. Your own sub headline
Según la teoría este mecanismo puede explicarse por los siguientes procesos:
1. Dos superficies sometidas a presión experimentan altas presiones en pocos puntos de contacto
(Sr) alcanzando tensiones de fluencia (σp≥ σy).
2. Lo átomos de los cristales de ambas superficies quedan a distancias intraatómicas sensibles a
atracciones de enlace metálico.
3. El deslizamiento de las superficies sucede después de la fractura de la micro-soldadura.
4. El proceso sucede a una fracción de la superficie de contacto (n) por la acción de elementos
contaminantes que impiden el contacto.
9. De acuerdo a la teoría de la adhesión el incremento del área de contacto resultara en
una reducción de la presión normal. Entonces el incremento del área de contacto se
presenta a lo largo de la fuerza tangencial.
Diagrama esquemático de la unión de una aspereza crecida bajo una fuerza friccional.
10.
11. Mecanismos de desgaste
En la teoría de rozamiento
cohesivo la fuerza de
rozamiento es la necesaria
para romper las micro-
soldaduras que afectan la
atracción (n) de la sección de
contacto real (Sr = n*s) Sr =
área real de contacto, s= área
aparente.
La tensión necesaria para romper las micro-soldaduras es:
12. Your own sub headline
Es evidente que cuando se mantiene cte el espesor del conjunto, la posibilidad de
deslizamiento de una superficie frente a la otra viene definida por:
• Por la fractura (arranque) de las crestas que interfieren en el movimiento (desgaste).
• Por la deformación plástica de las crestas hasta permitir el paso de una frente a la otra
(desgaste debido a la fatiga).
Cuando hay una fuerte adhesión, ocurre una transferencia del metal más blando
al más duro.
13. Adhesión metal-metal
La fuerza de adhesión observada entre metales puede ser explicada por la transferencia de
electrones entre las superficies en contacto, ya que los metales en contacto intercambian
electrones y establecen un enlace entre las superficies. El material con mayor densidad de
electrones dona electrones al otro material.
Modelo de intercambio de electrones de Jellium de un contacto adhesivo entre metales; X es equivalente
a dimensiones atómicas, es decir menor de 1 nm.
14. Adhesión metal-metal
1 Se ha encontrado que los
metales con estructura
hexagonal compacta,
presentan una menor
adhesión comparados con
otras estructuras cristalinas.
Estructura cristalina
Una elevada dureza y un gran
módulo elástico del metal,
también disminuyen el
desgaste por adhesión.
Propiedades
2
Coeficiente de adhesión de varios metales Vs dureza
15. Otros factores
3 La transferencia de electrones entre metales permite la formación de
una fuerte unión adhesiva entre dos elementos metálicos iguales ó de
diferente estructura atómica.
Transferencia de electrones
La adhesión entre metales también es influenciada por la “reactividad
química” (electropositividad) de un metal individual. Metales
químicamente activos, tales como el aluminio, se enlazan más
rápidamente y por tanto presentan una mayor adhesión.
Electropositividad
1
La red cristalina cúbica centrada en las caras en metales con un alto nivel
de actividad química podría presentar una adhesión particularmente
fuerte. Estos metales son indeseables para contactos deslizantes sin
lubricación.
BCC
2
16. Formación de una transferencia adhesiva de
partículas.
Diagrama esquemático de la formación de una transferencia adhesiva
de partículas.
La fractura se extiende a través
de las asperezas y
eventualmente una partícula es
liberada de la aspereza
deformada.
Cuando cada banda de corte
encuentra un limite cercano,
una fractura iniciada o un
proceso de corte existente,
estas bandas progresaran hasta
que una nueva banda de corte
sea formada.
El material mas suave o las
asperezas más deformadas se
acomodan en bandas de corte
por el movimiento relativo.
Por lo tanto no ocurre
deslizamiento en la línea de
las asperezas en contacto.
