MECANISMOS DE DESGASTE Y TECNICAS DE PROTECCIN
1.MECANISMO Y MODOS DE DESGASTE:Fatiga en Subsuperficie
La Fatiga en Subsuperficie es una forma de desgaste que ocurre
despus de muchos ciclos de altos esfuerzos de carga flexionando
sobre el metal. Esto causa grietas en la subsuperficie del metal,
que luego se propagan hacia la superficie resultando en la remocin
de un pedazo de metal de la superficie.
Esto es tpico en los elementos y pistas de los rodamientos,
dientes de engranajes, y todo lo que opere en un rgimen de
lubricacin elastohidrodinmica (EHD). El esfuerzo de contacto est
concentrado en un punto por debajo de la superficie del metal.
La falla por fatiga de la subsuperficie es el resultado de un
rodamiento operando fuera del alcance de sus condiciones normales
basadas en carga, velocidad y espesor de la pelcula lubricante a
las cuales est expuesto.
Fatiga Iniciada en Superficie
Esta comienza con la reduccin del rgimen de lubricacin y una
prdida de la pelcula normal de lubricante. La pelcula de lubricante
disminuye de fluida a lmite o mixta. Entonces ocurre el contacto el
metal-metal o una friccin por deslizamiento. Se genera dao sobre la
superficie. Los puntos ms elevados de las asperezas en la
superficie del metal se eliminan lo que en principio da la
apariencia de una superficie mate o esmerilada. Esto no es un
desplazamiento, como en adhesin (se analizar ms adelante). Este
tipo de dao de la superficie es generalmente visible magnificndola
de tres a cinco veces.La fatiga de la superficie tambin puede
ocurrir como resultado de una deformacin plstica (descrita ms
abajo). Las partculas contaminantes en el aceite entran en el rea
de contacto rodante de mayor carga entre el rodamiento y la pista,
o entre los dientes de los engranajes causando alguna forma de dao
a la superficie, como por ejemplo una hendidura. Un manejo
inadecuado de los rodamientos puede causar un dao superficial
similar.Desgaste Abrasivo
Se estima que el desgate abrasivo es la forma ms comn de
desgaste en las maquinas lubricadas. La contaminacin con partculas
y la rugosidad de las superficies causan cortes y daos a dos
superficies que estn en movimiento relativo una con respecto a la
otra.
La Abrasin de Tres Cuerposocurre cuando un contaminante
relativamente duro (partcula de polvo o de desgaste) y de un tamao
cercano a los claros dinmicos (espesor de la pelcula lubricante) es
embebida en una de las superficies y comprimida entre las dos
superficies, que se encuentran en movimiento relativo. Cuando el
tamao de la partcula es superior al espesor de la pelcula
lubricante, ocurre un araado, arado o ranurado en la superficie.
Esto crea surcos paralelos en la direccin del movimiento, parecido
a un lijado. Una abrasin suave con partculas finas puede causar un
pulido satinado, con apariencia mate o pulida. Esto se puede evitar
con una mejora en filtracin, lavado y sello para evitar el ingreso
de partculas pequeas.
La Abrasin de Dos Cuerposocurre cuando las asperezas del metal
(rugosidad, picos) de una superficie penetra directamente sobre el
metal de una segunda superficie. No hay presencia directa de una
partcula contaminante. El contacto ocurre en un rgimen de
lubricacin lmite debido a una inadecuada lubricacin o una excesiva
rugosidad de la superficie la cual pudo haber sido causada por
alguna otra forma de desgaste. Alta viscosidad del aceite,
incremento en la dureza de las superficies y la desmagnetizacin de
los rodamientos despus de inducir calentamiento durante su
instalacin, pueden ayudar a reducir la abrasin de dos cuerpos.
Desgaste AdhesivoEl desgaste adhesivo es la transferencia de
metal de una superficie en contacto hacia otra. Ocurre cuando altas
cargas, alta temperatura o alta presin hacen que las asperezas de
las dos superficies metlicas, en movimiento relativo, entren en
contacto, se suelden e inmediatamente se separen, rompiendo el
metal en pequeas y minsculas secciones.La superficie puede quedar
spera y dentada o relativamente suave debido al
desplazamiento/deformacin del metal. El metal es transferido de una
superficie a otra. La adhesin ocurre en los regmenes de lubricacin
mixta o limite debido al poco abastecimiento de aceite, a una
viscosidad inadecuada, a unas incorrectas tolerancias internas, a
una instalacin incorrecta o a desalineacin. Esto puede ocurrir en
anillos y cilindros, cojinetes y engranajes.La adhesin puede ser
prevenida disminuyendo las cargas, evitando las cargas de choque y
asegurando que se est utilizando el aceite con el grado de
viscosidad correcto.
CorrosinLa Corrosin Hmedacomprende la prdida o remocin de
material por una reaccin qumica oxidativa de la superficie del
metal en presencia de humedad (agua). Es la disolucin de un metal
en un lquido elctricamente conductivo de bajo amperaje y que tambin
puede deberse a un debilitamiento y posterior fractura por
hidrgeno. Se acelera, como todas las reacciones qumicas, por
incrementos en temperatura. No se requiere de un contacto
metal-metal para que se genere. Puede ocurrir hasta en presencia
una lubricacin a pelcula gruesa.La corrosin es a menudo causada por
la contaminacin o degradacin del aceite en servicio. La mayora de
los lubricantes contienen inhibidores de corrosin 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 contaminacin con agua, con gases de combustin u otros
gases o con fluidos de proceso, el inhibidor de corrosin pierde la
capacidad de continuar protegiendo la superficie contra la acidez
(o basicidad) corrosiva del fluido, ocurriendo entonces picadura
inducida por corrosin. Las picaduras aparecen sobre la superficie
del metal que est expuesto a dicho ambiente corrosivo.Las formas ms
severas se definen como picado por corrosin, electro-corrosin,
desconchado por corrosin o herrumbre.
La corrosin por friccines una forma general de desgaste causada
por micro-movimientos cargados o vibracin entre partes en contacto,
sin que la contaminacin con agua este presente, a pesar que la
presencia de humedad es necesaria. Tambin se conoce como corrosin
por rozamiento. Esto incluye tanto la corrosin 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.Corrosin por Rozamientoes el
desgaste mecnico causado por el rozamiento de las asperezas de la
superficie acompaado y acelerado por corrosin, principalmente por
oxidacin con aire hmedo. 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 adhesin y
esta es generalmente considerada ms severa que la falsa fractura
Brinell.Por lo general aparece como un oxido de color marrn (caf)
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 corrosin por rozamiento ocurre sobre muchos
dispositivos mecnicos 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, est 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 corrosin por rozamiento puede ocurrir sobre los
materiales que no se oxidan.
ErosinLa erosin puede ser considerada como una forma de desgaste
abrasivo. Ocurre principalmente a alta velocidad, donde las
partculas solidas en la corrientey que han entrado al fluido
(aceite), golpean sobre la superficie, erosionndola. Los sistemas
hidrulicos son un buen ejemplo donde podemos encontrar este tipo de
desgate. La velocidad del fluido tiene una significativa influencia
en esta tasa de desgaste, la cual es proporcional al menos al
cuadrado de la velocidad del fluido. La erosin tpicamente ocurre en
bombas, vlvulas y toberas (boquillas). No ocurre un contacto
metal-metal. El mecanismo de erosin tiene sus ventajas en el
maquinado de piezas por chorro de agua a presin.
CavitacinEsta es una forma especial de erosin en la cual
burbujas de vapor formadas en el fluido en las regiones de baja
presin, colapsan (implotan) cuando entran en las zonas de alta
presin en los sistemas de lubricacin. La implosin puede ser tan
poderosa que puede crear huecos o picaduras, aun en metales
endurecidos si esta implosin ocurre sobre la superficie del metal.
Este tipo de desgaste en muy comn en bombas hidrulicas,
especialmente aquellas en las cuales existen restricciones en la
entrada del fluido o estn operando en alturas elevadas.Para estar
claros, picadura es un trmino general usado en anlisis de fallas
para describir casi cualquier hoyo circular o fondo spero, por
pequeo, ubicado en la superficie del metal. Las picaduras pueden
ser causadas por efecto mecnico (fatiga o cavitacin), por efecto
qumico (corrosin) o por efecto elctrico (arco o chispa), los cuales
fueron descritos anteriormente.
2.TECNICAS DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL:PROCESOS CONVENCIONALES DE
RECARGUE DE MATERIALES:PROCESO OXI-ACETILENICO:El recargue se
supone de unir un objeto metlico con otro con la finalidad de :
Aportar el material desaparecido por desgaste de una pieza. Para
darle mejores propiedades mecnicas que el material base, cuando
desea aumentar la resistencia a la corrosin, abrasin y dureza.
SOLDADURA ELECTRICA MANUAL:
Lasoldadura manual por arco elctrico con electrodo revestidoes
la forma ms comn desoldadura. Se suele utilizar la denominacin
abreviada SMAW (del inglsShielded metal arc welding) o MMA (manual
metal arc welding).Mediante unacorriente elctrica(ya seacorriente
alternaocorriente continua) se forma unarco elctricoentre el metal
a soldar y el electrodo utilizado, produciendo la fusin de ste y su
depsito sobre la unin soldada. Loselectrodossuelen ser de acero
suave, y estn recubiertos con un material fundente que crea una
atmsfera protectora que evita la oxidacin del metal fundido y
favorece la operacin de soldeo. El electrodo recubierto utilizado
en la soldadura por arco fue inventado porOscar Kjellberg.La
polaridad de la corriente elctrica afecta la transferencia de calor
a las piezas unidas. Normalmente el polo positivo (+) se conecta al
electrodo aunque, para soldar materiales muy delgados, se conecta
al electrodo el polo negativo (-) de una fuente de corriente
continua.
SOLDADURA TIG:Lasoldadura TIG(del inglstungsten inert gas)
osoldadura GTAW(del inglsgas tungsten arc welding), se caracteriza
por el empleo de un electrodo permanente detungsteno, aleado a
veces contorioocirconioen porcentajes no superiores a un 2%. Dada
la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a
3410C), acompaada de la proteccin del gas, la punta del electrodo
apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases ms utilizados
para la proteccin del arco en esta soldadura son elargny elhelio, o
mezclas de ambos.La gran ventaja de este mtodo de soldadura es,
bsicamente, la obtencin de cordones ms resistentes, ms dctiles y
menos sensibles a lacorrosinque en el resto de procedimientos, ya
que el gas protector impide el contacto entre el oxgeno de la
atmsfera y el bao de fusin. Adems, dicho gas simplifica
notablemente el soldeo de metales ferrosos y no ferrosos, por no
requerir el empleo de desoxidantes
SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO:La soldadura por arco sumergido es
un procedimiento de soldadura con arco elctrico en el que no se ve
el arco de soldadura quemndose entre el electrodo sin fin y la
pieza. El arco elctrico y el bao de fusin estn cubiertos por un
polvo granulado. La escoria formada por el polvo sirve para
proteger la zona de soldadura frente a la influencia de la
atmsfera.Un elevado rendimiento trmico generado por la cubierta de
polvo produce mayor rendimiento de fusin en comparacin con otros
procedimientos de soldadura. Por ese motivo, la soldadura por arco
sumergido se designa como procedimiento de alto rendimiento.
PROCESOS CONVENCIONALES DE RECARGUE DE MATERIALES:PLASMA
TRANSFERIDOEs un proceso de tratamiento superficial en el cual se
funde un polvo metlico en un arco de plasma, soldndose sobre la
superficie de la pieza trabajada. El depsito as formado es denso y
resistente a la corrosin y el desgaste. Adems, los recubrimientos
se aplican con precisin, sobre una amplia gama de materiales de
base, con prcticamente cualquier configuracin geomtrica.
La dilucin, o sea, el grado de mezcla entre el material de base
y el material aportado, puede controlarse con precisin y se lo
puede mantener normalmente por debajo del 5%.
CAON DE DETONACION:
Proyeccin trmica por detonacin que a diferencia de las restantes
tcnicas de proyeccin es un proceso pulsado (explosiones cclicas) a
partir de un suministro continuo de gases y polvo, siendo ajustable
la frecuencia de disparo.TIPOS DE RECUBRIMIENTOS Carburos de
tungsteno (+ cobalto + cromo) Carburos de cromo + aleaciones de
nquel cromo Cermicas en aplicaciones especiales (Aislante Elctrico)
Etc.PROPIEDAD DE LOS RECUBRIMIENTOS: Capas ms duras y compactas
(porosidad menor al 1%)CAMPOS DE APLICACIN: Paneles de refrigeracin
en calderas de CENTRALES TRMICAS Vstagos de compresores
alternativos para la industria PETROQUMICA Rodillos deflectores,
tensionadores para la industria SIDERRGICA Bombos de Pope y
rodillos portadores de bobinadora para la industria PAPELERA
