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1. Septiembre 2007 Universidad Tecnol gica de Pereira 2 2 Desgaste se presenta desgaste cuando un material es removido o desplazado por efecto de la interacci n de las superficies de dos s lidos en contacto que est n 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 viruta que se causa a trav s de las reas que se encuentran en contacto 4 desgaste por desgaste por desgaste desgaste pot desgaste deslizamiento rodamiento osc ilatorio impacto ersano Ti nal A deslrante rodante oscilatario de impacto fluido OO O movimiento erosi n por erosion por erosion por erosion en erosion en particulas gotas tiuido n A yarticulas s lidas part culas liquidas p p a chorro de Iquido o gas liquido o gas liquido o gas angulo pequeno angulo grande Figura 1 Tipos de Desgaste 2 3 Superficies de Contacto son los rugosimetros los equipos que registran las irregularidades que se presentan en las superficies con diferentes magnificaciones en las direcciones vertical y horizontal siendo mayor normalmente la magnitud vertical Es importante se alar que 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 ngulos de inclinaci n respect2. Ruptura Cohesional se presenta cuando el enlace de fricci n es mayor que la resistencia del material subyacente y provoca rasgaduras a ciertas profundidades 2 4 Trib metros los trib metros son mecanismos que permiten determinar la resistencia al desgaste de un material cuando se pone en contacto consigo mismo o con otro material y existe movimiento relativo entre ellos en un determinado medio La posible construcci n de estos mecanismos se da de acuerdo a cada sistema de desgaste a estudiar entre ellos se tienen gt M quina de Cilindros Cruzados gt M quina de Perno sobre Disco gt M quina de L quidos Impactantes gt M quina de Perno y Pel cula Abrasiva gt M quina de Arena y Disco Pl stico 2 5 Ensayo Est ndar para medir el Desgaste con Aparato de Cilindro Cruzados la norma t cnica ASTM G83 estandariza el ensayo de desgaste con una m quina de cilindros cruzados El ensayo consiste en realizar una prueba de laboratorio para determinar el desgaste por fricci n de dos materiales 6 El ensayo puede realizarse para materiales iguales o diferentes cuando el par tribol gico est conformado por el mismo material materiales iguales los resultados de la prueba ser n reportados como el volumen total perdido por el par tribol gico as como el volumen perdido por cada componente del par Scientia et Technica A o XIII No 36 Septiembre 2007 Universidad Tecnol gica de Pereira 189 Las probetas q
3. Scientia et Technica A o XIII No 36 Septiembre 2007 Universidad Tecnol gica de Pereira ISSN 0122 1701 187 EVALUACI N DEL DESGASTE ADHESIVO DEL ACERO AISI SAE 1020 Evaluation of the Sticky Wearing Down of the Steel AISI SAE 1020 RESUMEN En el momento en que se da inicio a la construcci n de los primeros mecanismos mec nicos se presenta el desgaste de los materiales que los conforman la tribolog a que no es m s que la evaluaci n del desgaste de los materiales cobra importancia tanto a nivel industrial como acad mico En esta investigaci n se evalu el comportamiento del acero AISI SAE 1020 al ser sometido a desgaste adhesivo en un trib metro de cilindros cruzados el ensayo se realiz bajo norma ASTM G83 96 PALABRAS CLAVES Acero AISI SAE 1020 Cilindros Cruzados Desgaste Adhesivo Tribolog a Trib metro ABSTRACT At the moment at which it occurs beginning to the construction of the first mechanical mechanisms appears the wear and tear on equipment that conforms them the tribology that is not more than the evaluation of the wear and tear on equipment receives importance at industrial level as much as academic In this investigation the behaviour of steel AISI was evaluated SAE 1020 to the being submissive sticky wearing down in machine of crossed cylinders the test was made under norm ASTM G83 96 KEYWORDS A S7T SAE 1020 Steel machine of crossed cylinders sticky JOS LUIS TRISTANCHO R I
4. a Los resultados obtenidos despu s de realizado el ensayo primeros estados de evoluci n del coeficiente de desgaste se presentan en las tablas 3 4 y 5 fricci n el primero de ellos que depende de los contaminantes presentes y de la preparaci n de las Masa Final grs Duraci n de superficies y el segundo en el que se alcanzan los valores la Prueba m ximos debido al desgaste ocasionado por el contacto Rotatoria Est tica min metal metal 9755253 99 3795 1969048 9 ITA 096759 197AMO 1 2 CURVA DE COEFICIENTE DE FRICCION VS TIEMPO 97 3809 99 0447 196 4256 IEA AISI SAE1020 o se Tabla 3 Resultados de las Pruebas 6 00E 03 5 00E 03 5 4 00E 03 3 00E 03 2 00 03 1 00E 03 0 00E 00 O a lt q gt YN lt q O 7a u a l aq k TIEMPO min Tabla 4 Volumen perdido en cada ensayo Figura 7 Curva de coeficiente de Fricci n vs Tiempo para el acero AISI SAE 1020 Longitud de deslizamiento Coeficiente de desgaste mm K 5 CONCLUSIONES gt Se dise o construyo y puso en funcionamiento un trib metro de cilindros cruzados para ensayos de desgaste adhesivo bajo norma t cnica ASTM G83 Tabla 5 Resultados de Coeficiente de Desgaste en el acero AISI SAE 1020 gt Se determino el coeficiente de desgaste para el acero AISI SAE 1020 encontrandose este coeficiente experimental dentro de los par metros establecidos en la literatura En la figura 6 se muestra la cu
5. e la fricci n constituyen unos de los ltimos aspectos de la mec nica cl sica que presentan interrogantes que no se han solucionado Bajo la ptica de la ingenier a su importancia est en aumento en funci n de las cargas impuestas a los componentes mec nicos y la disminuci n constante de las tolerancias Fecha de Recepci n 20 Mayo de 2007 Fecha de Aceptaci n 8 Agosto de 2007 permitidas en los procesos de fabricaci n que generan grandes desaf os para la tribolog a 2 En esta investigaci n se eval o el comportamiento del acero AISI SAE 1020 cuando es sometido a desgaste adhesivo para tal fin se dise o construyo y se puso en funcionamiento un trib metro de cilindros cruzados bajo norma t cnica ASTM G83 2 FUNDAMENTOS TE RICOS 2 1 Tribolog a la tribolog a es la ciencia que estudia la interacci n entre superficies en movimiento y los problemas que se relacionan con ellas desgaste fricci n adhesi n y lubricaci n 3 Las investigaciones en este campo involucran los siguientes sistemas gt Desgaste debido al rozamiento entre dos superficies desgaste adhesivo gt Entrada de part culas al punto de contacto desgaste de tres cuerpos gt Part culas que causan impacto en la superficie erosi n gt Desprendimiento de la superficie abrasi n gt Desgaste debido a la formaci n y colapso de burbujas de aire a altas presiones cavitaci n 188 Scientia et Technica A o XIII No 36
6. e los dos Scientia et Technica A o XIII No 36 Septiembre 2007 Universidad Tecnol gica de Pereira 3 Roadhouse Manual t cnico de la pastilla de freno Capitulo 2 Introducci n a la Tribolog a disponible en http www roadhouse es manual cap2 pdf 4 M Vite Torres M Florez V Florez por qu el desgaste 1994 5 K Zum Institute of materials technology Microstructure and wear of materials University of Siegen Elsevier Science Publisher B V NewYork 1987 191
7. ngeniero Metal rgico M Sc Profesor Auxiliar Universidad Tecnol gica de Pereira josetris utp edu co OSCAR FABI N HIGUERA C Ingeniero Metal rgico M Sc Profesor Auxiliar Universidad Tecnol gica de Pereira osfahicoOutp edu co LUIS CARLOS FLOREZ G Ingeniero Mec nico M Sc Profesor Auxiliar Universidad Tecnol gica de Pereira luiscarOutp edu co Grupo de Investigaciones en Materiales Avanzados GIMAV UTP wearing down 1 INTRODUCCI N El desgaste de los materiales ha sido un fen meno que se ha evidenciado por siempre por lo que se ha buscado combatirlo y prevenirlo de muchas maneras una de las formas de evitar que se presente es la determinaci n de las caracter sticas mec nicas del material resistencia al desgaste resistencia mec nica resistencia a la fricci n etc y su comportamiento en el momento en que entra en contacto con otro esto debido a que no solo basta con que un material cumpla con los requerimientos de resistencia sino que pueda cumplir con su funci n durante un periodo de tiempo razonable El tiempo de vida til y confiabilidad de los productos manufacturados est n ntimamente relacionados con sus propiedades tribol gicas resistencia a la fricci n y al desgaste del par o pares mec nicos que est n en contacto y su movimiento relativo por lo cual el sistema debe ser dise ado de tal forma que se pueda obtener un alto rendimiento 1 El estudio del desgaste y d
8. o a la l nea base de menos de 15 Para la evaluaci n de los modelos de desgaste se debe considerar la diferencia entre la superficie registrada y la superficie real 5 contacto desliz arre Figura 2 reas de Contacto Aparente y Real La fricci n y el desgaste de dos superficies s lidas en contacto y sin ning n tipo de lubricaci n dependen del tipo de irregularidades superficiales que se involucren a saber se conocen los siguientes casos gt Deformaci n El stica se da cuando la carga aplicada y la adhesi n no conlleva a la aparici n de esfuerzos en la zona de contacto que excedan el l mite de fluencia del material El da o en el material o desgaste solo ocurre bajo fatiga por fricci n gt Deformaci n Pl stica se presenta cuando se aplica una fuerza a las dos superficies que est n en contacto que sobrepasa el valor cr tico l mite el stico originando una zona pl stica rodeada de material deformado el sticamente gt Microcorte se da cuando los esfuerzos de contacto en la deformaci n alcanzan valores tan altos que ocasionan da o 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 gt Perturbaci n de la Adhesi n en esta etapa se aumentan los esfuerzos de contacto y se presentan las deformaciones que acompa an simult neamente los procesos de fatiga gt
9. or la norma ver figura 4 TABLE X12 Results of Typical Analysis l Sample Size 2 to 10 M2 Tool Stesl 400 rimin 16 Ibs is 71 2 N 80 000 Cycle Fred Specmen Moving Specimen Visignt Loss mg f E RO 202 534 5 Rid 172534 J 0 Figura 4 Tabla de Resultados seg n ASTM G83 96 3 DESARROLLO EXPERIMENTAL Para el desarrollo de esta investigaci n se dise o construy y puso en funcionamiento un trib metro de cilindros cruzados bajo norma t cnica ASTM G83 96 ver figura 5 gt Longitud 100mm gt Rugosidad m xima 0 34 um Antes y despu s de realizar los ensayos se procedi a la toma de los pesos de cada una de las probetas que conforman el par tribol gico En la tabla 2 se presentan las condiciones de las probetas sometidas a ensayo Masa Inicial gr Rugosidad Rugosidad Probeta Probeta Total est tica Rotatoria um um Probeta Probeta Rotatoria Est tica Tabla 2 Condiciones in ciales de las probetas 4 RESULTADOS Y AN LISIS DE RESULTADOS El coeficiente de fricci n para el acero AISI SAE 1020 se determin mediante el uso de la siguiente ecuaci n V K Fl H 1 Donde K es el coeficiente de fricci n F es la fuerza normal L es la longitud de deslizamiento H corresponde a la dureza del material V es el volumen total desgastado 190 Scientia et Technica A o XIII No 36 Septiembre 2007 Universidad Tecnol gica de Pereir
10. rva de desgaste vs tiempo para el acero AISI SAE 1020 CURVA DE DESGASTE VS TIEMPO gt Se determino que el primer estado de evoluci n o 2 ola del coeficiente de fricci n desgaste depende de G ne E las caracter sticas superficiales que presentan las gt probetas y de los contaminantes que contenga el a A material En el segundo estado de evoluci n del aos coeficiente de desgaste se presentan los valores r np A m ximos debido a que adem s de los T 02 2 contaminantes la calidad de la superficie se ve A i M pa 54 Al notoriamente disminuida por el continuo contacto rol i metel metal Figura 6 Curva de Desgaste vs Tiempo para el acero AISI 6 BIBLIOGRAF A SAE 1020 1 M Vite Torres et al Necesidades de la ense anza Como se esperaba para el acero AISI SAE 1020 por su de la tribolog a en los programas de ingenier a de las baja resistencia al desgaste las fases I y II en la curva universidades p blicas mexicanas M xico 1994 desgaste vs Tiempo son de muy corta duraci n Para el caso en estudio par tribol gico acero AISI SAE 1020 vs 2 D Mesa A Sinatora El desgaste de materiales Acero AISI SAE 1020 se evidencio solo la tercera fase enfrentarlo o dejarlo de lado y asumir los correspondente a desgaste acelerado riesgos Scientia et Technica octubre 2003 p 87 91 En la figura 7 se muestra la curva coeficiente de fricci n vs Tiempo en donde se observa la presencia d
11. ue ser n sometidas al ensayo deben presentar las siguientes dimensiones 12 7mm 0 5in de di metro y 102mm 4in de largo con una rugosidad m xima de 1 25um 63 0 03 x 45 CHAFLAN 12 7 mm 0 005 mm 0 0002 in 0 500 in 0 010 mm 0 0004 in 102 mm 4 00 in CENTROS MAQUINADOS PERMITIDOS ASTM G83 96 Figura 3 Especificaciones de la Probeta La norma define las caracter sticas del ensayo especificando tres pruebas diferentes ver tabla 1 Figura 5 Trib metro de Cilindros Cruzados Se determino de acuerdo a las caracter sticas del acero AISI SAE 1020 el procedimiento C especificado en la norma ASTM G83 96 para la realizaci n del ensayo de desgaste en un trib metro de cilindros cruzados occiso Fuerza Aplicada Revoluciones Velocidad o 80000 Se fabricaron las probetas del material acero AISI SAE 1020 con las siguientes dimensiones A O B_ 712 726 16 4000 400 gt Di metro 12 7mm 2 Tolerancia en la fuerza 3 Y Tolerancia en la velocidad 2 Tabla 1 Par metros de los Ensayos ASTM G83 96 Con el fin de obtener las curvas de desgaste del par analizado se deben realizar durante el desarrollo de la prueba varias mediciones del acumulado del material perdido para esto se deben definir os intervalos de tiempo en los que se han de realizar dichas tomas de datos Los resultado obtenidos despu s de realizado el ensayo deben reportarse en el formato propuesto p
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