DESGASTE ABRASIVOComo desgaste abrasivo se entiende la modificación de las capas superficiales de los cuerpos sólidos producto de la acción de asperezas o partículas libres de alta dureza al deslizarse sobre otra superficie de menor resistencia mecánica. Las causas del desgaste abrasivo son: • La penetración de las asperezas de alta dureza en las capas superficiales de la otra superficie en contacto. • LA penetración de partículas libres de alta dureza, producto del medio o del mismo proceso de desgaste; en las capas superficiales de los elementos de máquina. Bajo la acción de partículas y dependiendo de la forma y dimensiones de las mismas; así como de la relación de dureza, resistencia y fluencia; condiciones del medio, de la carga aplicada se pueden presentar diferentes mecanismos del desgaste abrasivo: Mecanismo de microcorte: • Si la penetración de la partícula abrasiva sobrepasa cierto valor • si la partícula presenta cantos vivos • si la dureza del abrasivo es superior a la del material • si se sobrepasa el límite de rotura del material. • Se produce el microcorte de las superficies generándose partículas de desgaste en forma de limallas o virutas. Mecanismo de deformación plástica: • Si las partículas son pulidas (sin cantos vivos) • tensiones por debajo del límite de rotura del material • bajo grados de penetración • se produce la deformación plástica de las capas superficiales • trayendo como consecuencia la ralladura, arrugado de la superficie con poca generación de partículas de desgaste. las cuales deforman plásticamente y/o cortan las capas superficiales. • Disminución de las cargas y velocidades. Ensayo para el desgaste abrasivo EL MAS TÍPICO ES el llamado “roll paper”. • Selección adecuada del ángulo de ataque de las partículas en dependencia de los materiales utilizados. proveniente de diferentes medios. • Evitar la entrada de partículas abrasivas provenientes del medio. • Facilitar la salida de las partículas abrasivas producto del desgaste. • Incremento del contenido de carbono y de carburos duros hasta un por ciento determinado en dependencia del material. con el que conociendo las condiciones y parámetros del ensayo como velocidad (rpm). podremos conocer el comportamiento posterior del material controlando la masa perdida en la probeta (pieza negra) durante el ensayo. conocidos también como desgaste por partículas fijas. tipo de abrasivo. • Desgaste contacto-abrasivo: Producido por las asperezas o micro-irregularidades superficiales al penetrar y deslizarse sobre el otro cuerpo. y se trata de un cilindro con papel de lija en la superficie (1). Los factores que hacen disminuir son: • Aumento de la dureza de las capas superficiales de los elementos de máquinas.Tipos de desgaste abrasivo. • Control de la relación de dureza metal-abrasivo (Hm/Ha). • Disminución del tamaño de las partículas abrasivas. peso de la carga. • Desgaste contaminante-abrasivo: Producido por la acción de partículas libres. etc. Control del desgaste abrasivo. . el lubricante (6) entra a la cámara de medición (1) sobre el pistón del inyector (2) que fuerza al lubricante desde la cámara de descarga (3) a través de la lumbrera de salida (7) hacia el rodamiento.OPERACIÓN DEL INYECTOR ETAPA 1 El pistón del inyector (2) está en su posición normal o de “descanso”. . Bajo la presión del lubricante de entrada (6). ETAPA 2 Cuando la válvula de deslizamiento (5) destapa el paso (4). La cámara de descarga (3) se llena con lubricante proveniente del ciclo anterior. la válvula de deslizamiento (5) está a punto de abrir el paso (4) que lleva a la cámara de medición (1) sobre el pistón del inyector (2). puede existir micro soldadura instantánea debido al calor de la fricción . que se pegan. de tal forma que el paso (4) y la cámara de descarga (3) se conecten a través de una lumbrera de la válvula (8). El pistón del inyector (2) y la válvula de deslizamiento (5) permanecen en esta posición hasta que la presión del lubricante en la línea de suministro (6) es liberada. este presiona la válvula de deslizamiento (5) después del paso (4). Una mayor expansión del resorte hace que el pistón se mueva hacia arriba. haciendo que la válvula de deslizamiento (5) se mueva. Ahora el inyector está listo para el próximo ciclo. ETAPA 3 A medida que el pistón del inyector (2) completa su carrera. cortando la entrada del lubricante (6) hacia el paso (4) y a la cámara de medición (1). ya que al tener mayor afinidad. y al continuar el movimiento relativo entre las dos superficies. forzando al lubricante en la cámara de medición (1) a través del paso (4) y la lumbrera de la válvula (8) para rellenar la cámara de descarga (3). Cuando una punta. o aspereza. el resorte del inyector se expande. se arrancan y desprenden. de una superficie entra en contacto con una punta o aspereza de la otra superficie. Desgaste adhesivo: Este tipo de desgaste se da entre materiales iguales o parecidos. se transfieren moléculas entre ellos. ETAPA 4 Después de ventilar. existe una reducida probabilidad de desgaste adhesivo. pero rápidamente escala a medida que las dos superficies alternativamente se sueldan y rasgan el metal de cada una de las superficies. Existen lubricantes de extrema presión (EP) que son utilizados en aplicaciones donde existen elevadas velocidades de deslizamiento. y también buenos y malos lubricantes en una aplicación dada. más baja será la temperatura de la interface. ellas se deslizarán esencialmente una contra la otra sin entrar en contacto. tales como en los juegos de engranes. En cualquier caso. Esta es la razón por el uso de enfriadores en las transmisiones de carros de carrera. sin embargo. También. y el ciclo se repite. La prevención del desgaste adhesivo usualmente puede ser lograda mediante el uso de uno o todos de los siguientes métodos: • Debido a que el desgaste adhesivo es causado por temperaturas elevadas localizadas. es más probable que ocurra el desgaste adhesivo. Existen buenas y malas combinaciones de metales. Estos lubricantes forman compuestos extremadamente delgados sobre las superficies que previenen el contacto metal-metal . el desgaste adhesivo frecuentemente inicia a una pequeña escala. Debido a que el desgaste adhesivo es un proceso de micro-soldadura (soldar uno con el otro). Si dos superficies pulidas están separadas por una delgada película de lubricante. si una de las superficies tiene proyecciones que rompen la película de lubricante. Sin embargo. existirán problemas con el desgaste adhesivo. • Utilice superficies pulidas. entre mas baja la temperatura del aceite. porque si no existen proyecciones que penetren la película de fluido. Aceites especiales y otros lubricantes han sido desarrollados durante varios años para formar una película superficial monomolecular sobre superficies de acero. algo de rugosidad u ondulación puede ser deseable ya que las depresiones pueden actuar como reservorios que retienen lubricante. esto no siempre ocurre. Este es exactamente el principio que es utilizado en los cojinetes de deslizamiento. En algunos casos. • Contaminar las superficies para mantenerlas químicamente “sucias”. La situación ideal es que el lubricante logre la completa separación entre las partes de las dos superficies metálicas. no puede haber desgaste adhesivo. desafortunadamente. Películas químicas son frecuentemente utilizadas para prevenir el contacto de metales similares que conduce al desgaste adhesivo. Obviamente. el lubricante debe mantenerse relativamente frío. en ejes de automóviles.Las puntas puede ser fracturada por el nuevo contacto o re-soldada al lado opuesto. • Utilice metales en contacto que sean insolubles uno en el otro. . Las características fundamental de este fenómeno. se deriva del hecho que en la mayoría de los casos. en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. produciendo LA consiguiente Desintegración del material en SUS ÁTOMOS constitutivos. es la reacción química a partir de la cual un átomo. entonces se dice que aumenta su estado de oxidación. consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal. LOS ELECTRONES DE CARGA NEGATIVA CORREN DEL POLO NEGATIVO AL POLO POSITIVO LA OXIDACIÓN La oxidación. ocasionando regiones plenamente identificadas. la transferencia de electrones se lleva a cabo adquiriendo átomos de oxígeno. ¿PORQUE UN MATERIAL SE OXIDA? TODOS LOS MATERIALES TIENEN LA TENDENCIA A BUSCAR SU FORMA MAS ESTABLE O DE MENOR ENERGÍA INTERNA. y en el otro (ÁNODO) se produce un defecto de electrones. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y. El nombre de la reacción química. ión o molécula cede electrones. POR ENDE SE DETERIORAN sus propiedades tanto físicas como químicas. . Una reacción de oxidación es una reacción anódica. en uno de los EXTREMOS (CÁTODO) se producen entrega de electrones ASÍ SE PRODUCE LA OXIDACIÓN. es que sólo ocurre en presencia de un electrólito.CORROSIÓN Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo rodea. "oxidación". llamadas estas anódicas y catódicas. pero es importante recalcar que también se da la oxidación sin involucrar el intercambio de oxígeno. ¿DE QUE DEPENDE LA VELOCIDAD DE LA CORROSIÓN? TEMPERATURA SALINIDAD DEL FLUIDO PROPIEDAD DEL METAL EN CUESTIÓN ¿QUE OTROS MATERIALES SE CORROEN? POLÍMEROS CERÁMICOS FUNCIONAMIENTO DE UNA PILA Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito. los favorece que el material puede en cierto momento transferir y recibir electrones.Siempre que ocurre una oxidación hay liberación de energía. esta forma de corrosión se complica por la presencia de fundentes. EL PULIDO QUÍMICO ATAQUE POR METALES LÍQUIDOS LOS METALES LÍQUIDOS primero atacan A un sólido en puntos con alta energía. Esta energía puede ser liberada de manera lenta. o bien. a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie. UN PROCESO CONTROLADO Y MUY UTILIZADO EN LA INDUSTRIA ES MECÁNICO. ESTE PROCESO NO VARIARA HASTA QUE EL MATERIAL SE CONSUMA TOTALMENTE O HASTA QUE SE SATURE EL LÍQUIDO. ESTOS FUNDENTES ACELERAN EL ATAQUE. LA CORROSIÓN QUÍMICA DE DIVERSOS MATERIALES PUEDE LOGRARSE EN CONDICIONES BIEN CONTROLADAS. ESTE PROCESO CREA SUPERFICIES PLANAS. ADEMÁS PUEDE CREARSE ELECTROQUÍMICA. creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. PARA ESTE CASO EL MATERIAL SE DISUELVE EN UN MEDIO CORROSIVO LÍQUIDO. y se refiera a todas aquellas reacciones químicas en donde átomos cambian su estado de oxidación. CORROSIÓN QUÍMICA EN LA CORROSIÓN QUÍMICA LA DISOLUCIÓN ES DIRECTA. puede ser liberada de forma muy rápida y explosiva como es el caso de la combustión. CORROSIÓN Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos. TALES COMO EN LOS LÍMITES DE GRANO. CORROSIÓN . Redox es una abreviación de "reducción/oxidación". que van formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal. como es el caso de la oxidación o corrosión de los metales. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre. finalmente aparecerán grietas. Y OCURRE CUANDO EL HIERRO SE DISUELVE SELECTIVAMENTE EN AGUA O EN LA TIERRA. Su ductibilidad es muy baja. la corrosión de la fase β. ni ser resistentes a impacto directo. . Su estructura es del tipo ferriticoperlítica con grafito en forma laminar. Finalmente el latón se vuelve poroso y débil. As. CORROSIÓN GRAFÍTICA ESTA CORROSIÓN AFECTA AL HIERRO FUNDIDO GRIS. tanto el cobre como el zinc se disuelven mediante soluciones acuosas. Sb. lo que produce una separación de los componentes originales del sólido. La fundición blanca y la fundición de grafito nodular son inmunes a la corrosión grafítica. La mejor manera de prevenirla es cambiar la aleación por otra más resistente: • latón rojo bajo en zinc: <15% de Zn: inmune a la corrosión. mediante la utilización de un disolvente líquido. Muy útil en el caso de partes sometidas a fricción y/o vibración como las bancadas de máquinas de herramientas. los iones de zinc se quedan en la solución. y en general piezas que no requieran una alta resistencia. en tanto que los iones de cobre se vuelven a depositar en el latón. Se emplea en a fabricación de carcazas. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida.LIXIVIACIÓN SELECTIVA O CORROSIÓN SELECTIVA La lixiviación es un proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido. DESPRENDIENDO HOJUELAS DE GRAFITO Y UN PRODUCTO DE LA CORROSIÓN. Fierro fundido GRIS Es el tipo de fundición más usual por su bajo costo. • Latón α + β: adición de Sn → resistencia a ambientes marinos. CON FRECUENCIA SE PUEDE observar en tuberías enterradas tras muchos años de exposición al suelo. A altas temperaturas. La fase grafito actúa como cátodo. ESTA CORROSIÓN se debe a la formación de diferentes fases. Las hojuelas SE constituyen como un armazón continuo y abierto de manera que el ataque corrosivo sobre la matriz ferrítica prosigue hasta que sólo queda el grafito. rica en Zn no puede evitarse. bloques. cuerpos de válvulas. EN UN LATÓN que contenga más de 15% de zn se puede presentar el dezincificado. FUGAS QUE PUEDEN CAUSAR EXPLOSIONES y contaminación. • Latón α (Cu-28Zn-1Sn): la corrosión se inhibe por pequeñas adiciones de P. como resultado de su proceso de oxidación. el ruido. de tal manera que no se produzca daño entre ellas. Debido a su ductibilidad extremadamente baja no se recomienda soldar piezas de este material. Las características de este material son de mayor elasticidad y resistencia mecánica que las fundiciones grises y se utilizan en piezas donde la ductibilidad es de mucha importancia (Piñones. también llamado “fundición dúctil”. se intenta. (Tapas de alcantarilla. rejillas. etc. OBJETIVOS DE LA LUBRICACIÓN DISMINUIR EL ROZAMIENTO ENTRE DOS SUPERFICIES. que haya una película de lubricante de espesor suficiente entre las dos superficies en contacto para evitar el desgaste. ARRASTRAR LAS INEVITABLES PARTÍCULAS DESPRENDIDAS POR DESGASTE .). ¿Y la lubricación? El propósito de la lubricación es la separación de dos superficies con deslizamiento relativo entre sí. Un buen lubricante debe disminuir al máximo el desgaste de las superficies lubricadas. MANTENIENDO UNA PELÍCULA DE ACEITE ENTRE ELLAS DISMINUIR LOS EFECTOS DEL ROCE DISIPAR CALOR GENERADO POR EL ROCE PROTEGER LAS SUPERFICIES CONTRA LA OXIDACIÓN. y el impacto negativo sobre el ambiente cuando finalmente se deseche. tubería).Fierro fundido NODULAR Este material relativamente moderno (1948). Se intenta con ello que el proceso de deslizamiento sea con el rozamiento más pequeño posible. el calor generado por fricción. Fierro fundido BLANCO Se denomina así por la apariencia de la fractura. El color blanco es característico del Carburo de Hierro o Cementita. Para conseguir esto. el consumo de energía. válvulas y cuerpos de bombas para alta presión. siempre que sea posible. ejes cigüeñales. Este tipo de fundición es el más ordinario y normalmente se utiliza en piezas de poca o ninguna exigencia. presenta el grafito en forma de esferas en matriz de perlita (Esta precipitación esferoidal del grafito se debe al Magnesio). Cuando la película de aceite forma un “colchón” de aceite. Efecto similar cuando pisamos polvo y nos resbalamos. ejemplo: • Cuando se produce un aumento repentino de temperatura. un sobrecalentamiento o cuando hay un aumento repentino de carga (sobrecalentamiento por falta de lubricante) • Cuando se reduce la cantidad de lubricante suministrado debido a una fuga del mismo en sellos o juntas • Cuando se tiene una disminución repentina de viscosidad (por sobrecalentamiento) Estas condiciones pueden impedir la formación de una película de lubricante lo suficientemente gruesa entre los componentes en movimiento y generar una película de lubricante de unas cuantas micras de espesor antes de que se rompa esta película de lubricante y se genere la falla de los componentes. de la temperatura y de la viscosidad del lubricante. También definida como aquella en la que las superficies que interactúan (cojinete y flecha) y que soportan la carga y que generan esfuerzos mecánicos. es decir. Este tipo de lubricación permite suministrar el lubricante a todas las partes que lo requieran y no depende de la velocidad de rotación de los elementos. Efecto similar cuando pisamos agua y resbalamos. Este tipo de lubricación es muy importante porque se genera cuando se presenta una condición anormal. marginal o estático La lubricación en seco que actúa cuando la película de aceite cede en los cojinetes o es eliminada por los anillos al bajar el pistón.Lubricación hidrostática Consiste en bombear aceite entre dos superficies estacionarias (normalmente un eje y un cojinete liso) altamente cargadas con el fin de separarlas evitando así que se presente el desgaste adhesivo en el momento en que una de ellas (o las dos) se ponga en movimiento. Lubricación límite. mantiene una separación entre piezas bastante gruesa para evitar contacto entre sus superficies. La cantidad de lubricante inyectado depende de la presión de la bomba de aceite. Lubricación hidrodinámica La lubricación del mismo aceite por sus presiones y viscosidad. . están separadas por una capa de lubricante relativamente gruesa a manera de impedir el contacto entre metal y metal. Aquí se evidencia que la viscosidad es el aspecto más importante del lubricante. En algunos casos pueden llegar a soldarse elementos por falta lubricación. filtros. ambiente. ESTRUCTURA DE LOS LUBRICANTES Cualquier tipo de fluido puede actuar como lubricante. se deberían llevar los registros de información específica de acuerdo a la realidad de cada planta. temperaturas. los requisitos que deban cumplir dependerán de las condiciones de funcionamiento (presiones o cargas. La presión en el lubricante la origina el movimiento de la superficie que lo arrastra hasta una zona formando una cuña que origina la presión necesaria para separar las superficies actuando contra la carga que interactúa con el cojinete. Costo del lubricante y de la lubricación (lubricantes. sino que lo constituyen los siguientes costos: i. etc. Los tipos utilizados como lubricantes comerciales son el siguiente: • Aceites y grasas minerales (derivados del petróleo) • Aceites y grasas animales o vegetales • Lubricantes sólidos minerales • Lubricantes sintéticos . para valores más exactos. Los valores relativos de estos costos se pueden estimar en forma aproximada en la siguiente tabla comparativa. Costo de las piezas de recambio gastadas en forma prematura por una lubricación deficiente iii. aceites y metales fundidos. como ejemplo se pueden nombrar al aire. Costo de las pérdidas de producción por detenciones no programadas imputables a una lubricación deficiente. Costo de la mano de obra para el recambio de piezas gastadas en forma prematura v. Costo por las pérdidas de energía generadas por el roce mayor cuando falta la lubricación iv. IMPORTANCIA ECONÓMICA DE LA LUBRICACIÓN La lubricación tiene un costo que no se limita solo al valor del lubricante. mano de obra lubricador) ii. al agua. velocidades.) y del material de las superficies a lubricar.Esta lubricación no depende de la introducción del lubricante a presión. poseen buenas propiedades lubricantes con gran capacidad de carga. Se utilizaban en varias aplicaciones. disulfuro de molibdeno (MoS2). etc. Convertido en polvo (plombagina) se utiliza entre otras aplicaciones como lubricante seco o en suspención en el aceite o grasa (grasa grafitada). Resiste sobre 800°C. Talco: Mineral. revestimientos ligados. aceites. pero presenten las desventajas de su fácil descomposición y de la variación en su calidad. en cada uno de los cuales se destilan los diferentes tipos de moléculas. grasas y dispersiones a partir del talco. mica. • La separación de cada una de estas moléculas se lleva a cabo en la torre de fraccionamiento que dispone de alrededor de 30 niveles. pero fueron reemplazados en muchos campos por los aceites minerales. arcilla de batán o betonotas. en la lubricación de chapas metálicas destinadas a los procesos de estampado y embutición).ACEITES Y GRASAS MINERALES Estos lubricantes son obtenidos por procesos de destilación o refinado del petróleo y posterior clasificación y formulación según las necesidades del mercado PROCESO DE REFINADO DEL PETRÓLEO CRUDO • El petróleo crudo consiste en una gran variedad de moléculas de hidrocarburos cada una de las cuales pueden cambiar de estado líquido a gaseoso (y viceversa) por la acción del calor. Aceites y grasas animales o vegetales Estos lubricantes son elaborados con grasas animales o aceites vegetales. • La mezcla adecuada de dos o más aceites básicos en proporciones definidas más el agregado de aditivos específicos dará origen al aceite mineral utilizado para la lubricación industrial. cristaliza en red hexagonal. gasolina. polvos. Lubricantes sólidos minerales Estos lubricantes son presentados en forma de pastas. desde el asfalto hasta gas butano pasando por petróleo. funde a 3816°C . kerosene. silicato de magnesio hidratado Mg 3 Si 4 O10 (OH) 2 Infusible a la llama del soplete. (Calidad no uniforme ni constante). sin embargo aún se prefieren en ciertas aplicaciones como en la lubricación de máquinas en donde el lubricante tenga contacto con alimentos o donde se requieran propiedades de resistencia a las altas presiones y poca vida de uso (ejemplo típico. grafito. Grafito: Una de las dos formas alotropicas del carbono (la otra es el diamante). óxido de zinc. oleofinas) Esteres orgánicos ( diésteres.Molibdenita: Mineral. conocido como molikote. silicato de aluminio y de potasio a veces con fierro y magnesio. para satisfacer requerimientos bien específicos que un lubricante mineral no puede alcanzar aunque contenga aditivos. Lubricantes sintéticos Son lubricantes obtenidos por sintetizado de compuestos químico generando fluidos lubricantes con la incorporación de aditivos convencionales de lubricantes. Se destacan por sus capacidades específicas logradas a propósito y que no se pueden conseguir con los lubricantes convencionales.alfa . Productos sintéticos utilizados: Hidrocarburos (poli . Mica: Mineral. Concebidos a la medida. ésteres polioles ) Glicoles ( polialquilen glicol. Mica blanca 2Si O2 Al 2 O3 Incombustible. polieteres) Esteres fosfatados Siliconas . temperatura de trabajo hasta los 600°C. disulfuro o bisulfuro de molibdeno MoS2 cristaliza en red hexagonal.