Desgastes tribologicos

REVISTA MEXICANA DE F´ ISICA 51 SUPLEMENTO 1, 11–15

MAYO 2005

Desgaste por fractura en elementos mec´ nicos borurados a
Mart´n Castillo, Manuel Vite, L.H. Hern´ ndez, G. Villa y G. Urriolagoitia ı a Departamento de Mec´ nica, Secci´ n de Estudios de Posgrado e Investigaci on a o ´ Escuela Superior de Ingenier´a Mec´ nica y El´ ctrica, Instituto Polit´ cnico Nacional, Unidad Zacatenco ı a ee Unidad Profesional Adolfo Lopez Mateos, 07738 M´ xico, D.F., e ´
Recibido el 22 de septiembre de 2003; aceptado el 15 de julio de 2004

En este art´culo se estudia el comportamiento tribol´ gico de un acero AISI 8620, que ha sido sometido a un proceso de borurado y carı o bonitrurado, se analiza la dureza y la relaci´ n que guarda con respecto a la abrasi´ n, as´ como la formaci´ n degrietas generadas por dicho o o ı o fen´ meno. Para ello, se utiliz´ una m´ quina de abrasi´ n seca, estandarizada con respecto a la norma ASTM G65-94. o o a o Descriptores: Desgaste; borurado; carbonitrurado; grieta; resistencia al desgaste In this article the tribologic behavior of AISI 8620 steel is studied, This steel has been subjected to a boriding and carbonitriding process, the hardness, therelationship that keeps with regard to wear is analyzed, as well as the cracks generated by this phenomenon. For this purpose, a dry abrasion machine was used, which has been standardized with to the standard ASTM G65-94. Keywords: Wear; boriding; carbonotriding; crack; wear resistance PACS: 46.50.+a; 46.55.+d; 62.20.Qp; 81.40.Np; 81.40.Pq

1. Introducci´ n o
El desgaste es una falla inevitable,se manifiesta con la p´ rdida progresiva de material, donde subsisten cuerpos en e contacto, sometidos a carga y con movimiento relativo. Generalmente, las partes de maquinaria y herramientas son sujetas a los fen´ menos de fricci´ n y desgaste. Los mateo o riales utilizados en la fabricaci´ n de aqu´ llos requieren de o e un tratamiento t´ rmico o termoqu´mico que les permita ree ı ducir eldesgaste y aumentar la resistencia a la fricci´ n. o El tratamiento m´ s adecuado a seleccionar depende de ala gunos factores, como son: difusi´ n de las fases duras foro madas en las capas superficiales; mejor´a de las propiedades ı mec´ nicas, como es la dureza: las condiciones de trabajo a a que va a estar sometida y el impacto econ´ mico que va a o representar. Los estudios realizados en engranes deautotransportes de gran tonelaje, m´ quinas-herramienta, maquinaria minera a y motores diesel, mostraron que el 38% de las fallas se originan por problemas de la superficie (fractura, corrosi´ n, oxio daci´ n, adhesi´ n o rayado), 24% por fatiga de flexi´ n, 15% o o o por impacto y 23% por otras causas [1 2]. El objetivo fundamental de esta investigaci´ n es conocer o el comportamiento de un acero8620 borurado y carbonitrurado, sometido a condiciones de abrasi´ n en seco y detero minar si se presenta el desgaste por fractura fr´ gil, el cual a ocurre, normalmente, en superficies endurecidas.

Reducci´ n de la eficiencia de operaci´ n. o o P´ rdidas de potencia por fricci´ n. e o Incremento del consumo de lubricantes. Incremento de vibraciones y ruido. Reemplazo de componentes desgastados.Obsolescencia de las m´ quinas en su conjunto. a El desgaste de materiales depende de las relaciones constitutivas del material y de la geometr´a del contacto (grado de ı interacci´ n entre las asperezas). En metales fr´ giles, cuando o a una part´cula dura interact´ a con la superficie, se genera la ı u fractura, que m´ s adelante se propaga y desprende material a (part´culas de desgaste). Encontraste, el desgaste de mateı riales elastopl´ sticos es causado por la acumulaci´ n de da˜ os a o n debido, principalmente, a la deformaci´ n pl´ stica [4 5]. En o a resumen, durante un ciclo de carga, en la superficie del material puede ocurrir lo siguiente [4]: Deformaci´ n superficial y subsuperficial, comporo tamiento el´ stico, pl´ stico y/o viscoso. a a Fractura fr´ gil. a El desgaste por...