TRIBOLOGIA

MECANISMOS DE DESGASTES DESGASTE CORROSIVO, DESGASTE DE FATIGA

DEDICATORIALa presente dedicación, empeño y esfuerzo representado en este

trabajo es dedicado en especial “a DIOS” ya que el es mi apoyo

moral y la luz de mi camino para estar preparado ante cualquier

situación, así mismo hacia “mis Padres” por aconsejarme en

cada paso que doy, por formarme hasta lo que hoy en día soy un

Policía Nacional del Perú y ser el motor de mi vida durante cada

experiencia nueva que pasa en mi vida. A todas “las personas

que me rodean” por motivarme y alentarme en todo momento a

descubrir y aprender lo mejor de la vida.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU Página 1


INDICE

DEDICATORIA …………………………………………….. 1

INTRODUCCION …………………………………………….. 3

MARCO TEORICO

- MECANISMOS DE DESGASTE …..……………………….. 4

- TIPOS DE MECANISMOS DE DESGASTE …….…………….. 6

- DESGASTE POR FATIGA ………………………….……… 8

- DESGASTE POR CORROSION …………………………………11

CONCLUSIONES ……………………………………………. 14

ANEXOS …………………………………………… 15



INTRODUCION

Bueno en este trabajo monográfico vamos a ver como el desgaste es

conocido desde que el ser humano comenzó a utilizar elementos

naturales que le servían como utensilios domésticos.

Todo mecanismo tiene desgaste ya sea por abrasión, fatiga etc.

Nosotros como futuros ingenieros debemos reducir los diferentes

tipos de desgaste para nuestras diferentes industrias.

El resultado del desgaste, es la pérdida de material y la subsiguiente

disminución de las dimensiones y por tanto la pérdida de tolerancias.

También entraremos a fondo en el estudio del desgaste por fatiga y

desgaste por corrosión.

Explicaremos porque se produce estos tipos de desgaste y como

reducir los desgastes.



Mecanismos de desgasteEl desgaste es conocido desde que el ser humano comenzó a utilizar elementos naturales que le servían como utensilios domésticos. Este fenómeno al igual que la corrosión y la fatiga, es una de las formas más importantes de degradación de piezas, elementos mecánicos y equipos industriales. El desgaste puede ser definido como el daño superficial sufrido por los materiales después de determinadas condiciones de trabajo a los que son sometidos. Este fenómeno se manifiesta por lo general en las superficies de los materiales, llegando a afectar la superficie. El resultado del desgaste, es la pérdida de material y la subsiguiente disminución de las dimensiones y por tanto la pérdida de tolerancias. Los mecanismos de daño en los materiales se deben principalmente a deformación plástica, formación y propagación de grietas, corrosión y/o desgaste Desde que el desgaste comenzó a ser un típico importante y que necesitaba ser estudiado y entendido, comenzaron a aparecer en los libros de diseño y en la mente de los diseñadores, ideas sencillas de como prevenirlo o combatirlo, entre esas ideas seTienen: 1. Mantener baja la presión de contacto2. Mantener baja la velocidad de deslizamiento3. Mantener lisas las superficies de rodamientos 4. Usar materiales duros 5. Asegurar bajos coeficientes de fricción6. Usar lubricantes

El Desgaste:El Desgaste Podemos definir el desgaste como la remoción de material sufrida por una superficie sólida en acción con otra superficie, eliminando material como resultado de una acción mecánica.

DIN es el acrónimo de Deutsches Institut für Normung (Instituto Alemán de Normalización).El Deutsches Institut für Normung e.V. (su marca empresarial es DIN), con sede en Berlín, es el organismo nacional de normalización de Alemania. Elabora, en cooperación con el comercio, la industria, la ciencia, los consumidores e instituciones públicas, estándares técnicos (normas) para la racionalización y el aseguramiento de la calidad. El DIN representa los intereses alemanes en las organizaciones internacionales de normalización (ISO, CEI, entre otros.).

Según la norma DIN 50320, el desgaste se define como la pérdida progresiva de Material de la superficie de un cuerpo sólido. Ésta pérdida de material es ocasionada Por fenómenos mecánicos y químicos, el material removido puede ser expulsado, Transferido a la otra superficie o quedar atrapado dentro del sistema. De acuerdo con Zum Gahr [Zum Gahr, 1987] y la norma DIN se pueden identificar los cuatro Principales mecanismos de desgaste: adhesivo, abrasivo, triboquímico y fatiga


http://es.wikipedia.org/wiki/Comisi%C3%B3n_Electrot%C3%A9cnica_Internacional

http://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n_Internacional_para_la_Estandarizaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Garant%C3%ADa_de_calidad

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http://es.wikipedia.org/wiki/Racionalizaci%C3%B3n

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http://es.wikipedia.org/wiki/Consumidor

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Industria

http://es.wikipedia.org/wiki/Comercio

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http://es.wikipedia.org/wiki/Normalizaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Alemania

http://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimo


Según los Mecanismos de Desgaste El instituto Eutectic + Castolin (chile) clasifica los desgastes en 7 tipos: ABRASIÓN IMPACTO FRICCIÓN CORROSIÓN CALOR EROSIÓN CAVITACION

DESGASTE POR ABRASIÓN:DESGASTE POR ABRASIÓN ABRASIÓN PURA O DE BAJO ESFUERZO ABRASIÓN DE ALTO ESFUERZO ABRASIÓN POR DESGARRAMIENTO Es originado por el movimiento o desplazamiento de partículas sobre una superficie, deteriorando dicha superficie cuando este sucede.

DESGASTE POR ABRASIÓN:DESGASTE POR ABRASIÓN ABRASIÓN PURA O DE BAJO ESFUERZO La Granulometría es fina/media y libre de impacto. El ángulo de incidencia es pequeño. Presiones bajas. Ejemplo: el desgaste originado en un chute de descarga.

DESGASTE POR ABRASIÓN:DESGASTE POR ABRASIÓN ABRASIÓN DE ALTO ESFUERZO Las partículas del elemento abrasivo están entrampadas y expuestos a elevadas presiones producto de la acción de dos superficies entre las cuales hay movimiento. Existe fractura de los granos abrasivos, haciéndolos de aristas más agresivas sobre el material. Ejemplo: En los molinos de bolas.

DESGASTE POR ABRASIÓN:DESGASTE POR ABRASIÓN ABRASIÓN POR DESGARRAMIENTO Las partículas son de mayor tamaños y muchas veces sucede impacto sobre la superficie del metal. La acción es penetrante y cortante lo que origina una deformación plástica del metal. Existe un ángulo de incidencia mayor. Ejemplo: En trituradoras.



DESGASTE POR IMPACTO:DESGASTE POR IMPACTO Se produce una deformación plástica y elástica sobre el metal. El desgaste dependerá de la cadencia de los choques, de la velocidad de los mismos y del peso del material. Normalmente este fenómeno estará combinado con un desgaste por abrasión a temperatura. Ejemplo: En una trituradora de martillos. Es originado por la transformación de energía de una material abrasivo en trabajo de deformación elástica y plástica al entrar en contacto con un metal, ocasionando su deterioro.

DESGASTE POR FRICCIÓN:

DESGASTE POR FRICCIÓN Si hay presencia de calentamiento entre los metales. Existe presencia de presiones elevadas en las áreas de contacto. Frecuentemente hay excedente del límite elástico de los materiales. Existe una remoción de partículas del metal más suave. Alto coeficiente de fricción. Ejemplo: El rozamiento entre los dientes de un sistema de transmisión de un reductor. Es ocasionado por el contacto bimetálico entre dos metales.



DESGASTE POR EROSIÓN:DESGASTE POR EROSIÓN La erosión es proyectado en un fluido líquido o gaseoso sobre la pieza. Existe un deterioro superficial ocasionado por la velocidad que alcanza la partícula sobre el metal. El grado de deterioro dependerá de la tenacidad y dureza del metal, de la granulometría del material y el ángulo de incidencia con respecto a su superficie. Ejemplo: En los alabes de ventiladores o en ciclones. Se produce bajo la acción de fuerzas abrasivas débiles, originadas por partículas, normalmente en suspensión en un líquido o gas. El grado de erosión, dependerá del número de partículas, la velocidad de las mismas y el ángulo de incidencia.

DESGASTE POR CORROSIÓN:DESGASTE POR CORROSIÓN Originado por la influencia de agentes químicos o electroquímicos que deterioran la pieza. Es muy evidente en la superficie de un metal. Ejemplo: En las carcazas e impulsores de las bombas. Se caracteriza por una degradación del metal al estar en contacto o presencia de agua o soluciones salinas, en ambientes básicos o ácidos o por estar en contacto con gases a altas temperaturas.

DESGASTE POR CAVITACIÓN:DESGASTE POR CAVITACIÓN Este fenómeno se presenta cuando hay un desequilibrio en el medio entre el estado líquido y gaseoso. La velocidad del fluido influye directamente en la generación de las burbujas de vapor. Los materiales que son sometidos a este tipo de desgaste generalmente son poco tenaces. Ejemplo: Alabes de turbinas, ventiladores. Se produce por la implosión de burbujas de vapor de agua producto de un cambio de velocidad de un fluido, generando cambios en la presión hidráulica de un sistema.



DESGASTE POR CALOR:DESGASTE POR CALOR Este fenómeno se origina por una repetición de ciclos de calentamiento y enfriamiento. Estos constantes ciclos originan que el metal se contraigas y se dilaten, originado fatiga que puede fisurar al metal. Se forman escamas (óxidos) en la superficie del metal base originando un desprendimiento del mismo. Las aleaciones de cobalto y tungsteno son muy resistentes a la oxidación por temperatura. Se produce por la presencia de altas temperaturas y de aire.

DESGASTE POR FATIGA

El desgaste de la superficie por fatiga se presenta cuando el golpeteo producido por cargas y descargas constantes establece una tensión cíclica la cual finalmente forma grietas en la superficie o debajo de la superficie.

Transcurrido el tiempo, esta superficie se llega a romper causando la perdida de grandes fragmentos y dejando concavidades. Cabe mencionar que el desgaste por fatiga ocurre únicamente donde el desgaste abrasivo y el adhesivo no están presentes.

FATIGA SUBSUPERFICIAL

Las grietas subsuperficiales se inician a una profundidad de más de 3mm por debajo de la banda de rodadura de la rueda. Por debajo de unos 10mm, la resistencia a fatiga estará totalmente gobernada por la presencia de inclusiones macroscópicas .El fenómeno al que aquí nos referimos como “Fatiga subsuperficial” es el resultado de la fatiga a altos ciclos de carga (HCF) causados por la combinación de una alta carga vertical, una mala geometría de contacto (proporcionando una superficie de contacto pequeña) y localmente una baja resistencia a fatiga del material (Debido a lo mejor a inclusiones microscópicas de sulfuro de manganeso). Las características típicas de este tipo de fatiga son:

•No hay indicios de inclusiones macroscópicas ni huecos en el punto de iniciación.

•La iniciación de la grieta se produce a una profundidad entre 3-10mm debajo de la banda de rodadura de la rueda.



La propagación de la grieta tiene lugar con un ángulo hacia el interior hasta una profundidad de unos 20mm.

•La fractura final se orienta hacia la superficie.

•El tamaño de la grieta circunferencial tiene un tamaño de unos 15-100mm de fractura (En causas extremas puede llegar a 250-300mm).

FASES QUE AFECTAN A LA FATIGA

Son varias las razones del porque se produce la fatiga del material pero entre las principales podemos mencionar:

AMBIENTE

TIPO DE CARGA APLICADA AL MATERIAL

LUBRICANTE UTILIZADO

TEMPERATURA

PRESENCIA DE PARTÍCULAS EXTRAÑAS.

COMPATIBILIDAD DE LAS PIEZAS DE ACOPLAMIENTO

TIEMPO DE USO O VIDA UTIL.

Maquina de ensayo

La prueba de ensayo de fatiga consiste en ciclar una probeta o una pieza en una makina d fatiga sometiendola a esfuerzos cicliclos hasta obtener el agrietamiento de la muestra



Norma aplicada : Estandar ASTM E –XXX

CURVAS DE FATIGA

Curvas S-N correlacion grafica entre la tension soportada y el numero de vueltas que soporta el material hasta la fractura.

A mayor nivel de tension soportado, menor numero de vueltas que el material es capaz de soportar hasta la fractura.

Dependiendo del material la curva tiene una forma determinada.



Desgaste Corrosión

La Corrosión Húmeda comprende la pérdida o remoción de material por una reacción química oxidativa de la superficie del metal en presencia de humedad (agua). Es la disolución de un metal en un líquido eléctricamente conductivo de bajo amperaje y que también puede deberse a un debilitamiento y posterior fractura por hidrógeno. Se acelera, como todas las reacciones químicas, por incrementos en temperatura. No se requiere de un contacto metal-metal para que se genere. Puede ocurrir hasta en presencia una lubricación a película gruesa. La corrosión es a menudo causada por la contaminación o degradación del aceite en servicio. La mayoría de los lubricantes contienen inhibidores de corrosión para proteger contra este tipo de ataque. Cuando el aditivo en el lubricante comienza a agotarse debido a un servicio prolongado o a una excesiva contaminación con agua, con gases de combustión u otros gases o con fluidos de proceso, el inhibidor de corrosión pierde la capacidad de continuar protegiendo la superficie contra la acidez (o basicidad) corrosiva del fluido, ocurriendo entonces picadura inducida por corrosión. Las picaduras aparecen sobre la superficie del metal que está expuesto a dicho ambiente corrosivo.

Estas pueden estar sobre toda la superficie del metal o justo en la porción más baja del metal que puede haber estado sumergida en agua que no ha sido drenada del depósito de aceite, o en los puntos de contacto de los elementos rodantes y la pista. Leves formas de corrosión por humedad resultan en un manchado o grabado de la superficie. Las formas más severas se definen como picado por corrosión, electro-corrosión, desconchado por corrosión o herrumbre.

La corrosión por fricción es una forma general de desgaste causada por micro-movimiento cargado o vibración entre partes en contacto, sin que la contaminación con agua este presente, a pesar que la presencia de humedad es necesaria. También se conoce como corrosión por rozamiento. Esto incluye tanto la corrosión por rozamiento como la de falsa fractura Brinell (apariencia de desgaste por sobrecargas), la cual en el pasado, fue a menudo considerada como generada por el mismo mecanismo.



Corrosión por Rozamiento es el desgaste mecánico causado por el rozamiento de las asperezas de la superficie acompañado y acelerado por corrosión, principalmente por oxidación con aire húmedo. Ocurre debido a muchos micro-movimientos oscilantes entre las interfaces en contacto de las superficies cargadas y adheridas, en las cuales el lubricante no ha sido repuesto (un contacto no lubricado). Ocurre entonces la adhesión y esta es generalmente considerada más severa que la falsa fractura Brinell.

Por lo general aparece como un oxido de color marrón (café) rojizo (herrumbre sin la presencia de agua) sobre acero y negro sobre el aluminio. Se generan o desprenden virutas de desgaste en forma de hojuelas.

La corrosión por rozamiento ocurre sobre muchos dispositivos mecánicos tales como dientes de engranajes y acoples estriados (chavetas) y no solo en elementos rodantes, y puede ocurrir sobre superficies diferentes a las de contacto por rodamiento. En rodamientos, está asociada con el ajuste del rodamiento sobre el eje y el alojamiento. Esto ocurre cuando no hay un gran movimiento relativo entre las partes adheridas tal como entre el eje y la pista interior y entre el alojamiento y la pista exterior. La corrosión por rozamiento puede ocurrir sobre los materiales que no se oxidan.

Falsa Fractura Brinell (falsa sobrecarga) ocurre debido micro-movimientos bajo vibraciones cíclicas en contactos estáticos o rotativos en condiciones de lubricación limítrofe. Ocurre una adhesión ligera de las asperezas del metal. Se generan ligeras depresiones o hendiduras en el lugar donde las marcas originales de mecanizado se han desgastado y que ya no son visibles debido al daño causado por el desgaste del metal. La falsa fractura Brinell (falsa sobrecarga) ocurre en los elementos rodantes y en las pistas, muy parecida a deformaciones plásticas a pequeña escala o brienlling (sobrecargas) (ver abajo) y de ahí provienen el nombre de “falsa fractura Brinell (falsa sobrecarga)”. La falsa fractura Brinell (falsa sobrecarga) es usualmente asociada con equipos estáticos no rotativos, donde el desgaste aparece en los contactos rodantes con el mismo espaciado exacto de los rodillos. Las hendiduras en el metal pueden aparecer brillantes con virutas negras de desgaste alrededor de los bordes. Si el equipo está rotando, el desgaste aparece de un color gris, en forma ondulada como la de una tabla de lavar en la superficie de la pista. Esto reduce la vida del rodamiento y al final puede ocurrir una falla, que en algunas oportunidades puede resultar catastrófica, mediante la fatiga de la superficie, la cual se ha iniciado en las capas dañadas de dichas superficies.

Un ejemplo de falsa fractura Brinell (falsa sobrecarga) ocurre en motores eléctricos y bombas (y otros) de respaldo, los cuales se mantienen en mínimo (ralentí) por periodos de tiempo, estando sujetos a vibraciones a través del piso de la planta llegando a través de los elementos rodantes cargados de los rodamientos. El uso de aditivos anti desgaste puede ser beneficioso en reducir este tipo de desgaste.



COMO SE ORIGINA EL DESGASTE

Uno de los tipos de desgaste que no se pueden evitar tan fácilmente es producido por fatiga como resultado de esfuerzos cíclicos, que genera la carga al actuar en el punto donde se forma la película lubricante.

La falla de fatiga común se presenta de manera típica y es inevitable después de millones de ciclos de deformación elástica y se aceleran cuando se tienen temperaturas por encima de los 50 grados Celsius. Por aplicación de esfuerzos de tensión y compresión, que superan los del material del mecanismo.

Otro de los tipos de desgaste que se generan son internamente este es un sub tipo de desgaste por corrosión interglanular. Conocido como ataque interglanular.

Este fenómeno corrosivo sucede en aceros inoxidables, consiste en una descarburizacion del acero debido a un fenómeno difusivo del carbono hacia los bordes de grano. En el proceso el carbono arrastra átomos de cromo lo cual hace que el acero pierda sus propiedades anticorrosivas.

CONSECUENCIAS DEL DESGASTE

Movimiento errático de los mecanismos lubricados. Altos valores de vibración e incremento de los niveles de ruido Elevada temperatura de operación.



CONCLUCIONES

existen en la literatura diversas formas de calificación del desgaste , donde se tienen en

cuenta de forma general los siguientes aspectos :

La clasificación según el tipo de movimiento relativo.

La clasificación según el tipo de mecanismo de formación del desgaste.

La forma de clasificación del desgaste más universal para la clasificación del desgaste se

basa en las siguientes características.

a) El tipo de movimiento relativo.

b) Los elementos que interactúan.

c) El mecanismo fundamental del desgaste.

Piezas que están sometidas a esfuerzos variables fallan a cargas inferiores a las consideradas con esfuerzo constante.

Los ensayos de fatiga nos sirven para poder presentar de manera grafica las curvas S-N. De las cuales obtenemos los valores de rotura y limite de fatiga con lo cual podemos predecir el comportamiento de nuestros materiales.



Bibliografía

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