Desgaste Teoria

PROBLEMATICA Los requisitos que la industria moderna impone sobre útiles, herramientas y componentes mecánicos obligan a realizar un constante esfuerzo en cuatro direcciones: empleo de nuevos materiales, rediseño de los útiles, modificación de los procesos y empleo de tratamientos de superficie avanzados (Fig. l). Esta última solución, cuando es posible, tiene la ventaja de ser la menostraumática para los procedimientos de las empresas.

Fig, l. Estrategias para para aumentar la productividad de los útiles. El presente programa de difusión pretende dar una visión resumida de las posibilidades abiertas por la moderna ingeniería de superficies para mejorar la vida y comportamiento de útiles y componentes más allá de los métodos tradicionales.

SUPERFICIES La superficie de un materiales la región más sensible a las agresiones del entorno. En comparación con otras causas de deterioro de un material, los problemas que afectan a la superficie (desgaste, fricción, corrosión), requieren un consumo energético mínimo debido a que son sólo los átomos de unas pocas capas superficiales y los enlaces que los unen entre sí los que deben hacer frente a las fuerzas y ataques químicos deentorno. Estas interacciones siempre van a estar presentes y ningún proyecto de ingeniería puede considerarse completo si no se ha previsto cuál va a ser el comportamiento de la superficie. Fig. 2. Superficie fotografiada con HREM El concepto de superficie ha dependido siempre de las técnicas de microscopia y caracterización. Para métodos tradicionales (Metalización, Nituración) se hablaba de décimasde milímetro. Hoy día es posible fotografiar capas de un átomo de espesor (Fig. 2) y en consecuencia es posible decidir para cada problema la profundidad a la que debe aplicarse el tratamiento: Muchos tratamientos avanzados actúan en espesores de décimas de micra (1000 capas atómicas).

DESGASTE Y FRICCION Aunque la experiencia del rozamiento y el desgaste es tan antigua como la civilización,sólo muy recientemente se han podido dar las primeras descripciones científicas de los fenómenos implicados a nivel atómico. Aunque se han identificado hasta seis mecanismos de desgaste, los más comunes son el desgaste abrasivo y el desgaste adhesivo.

Fig. 3. Desgaste adhesivo, En el desgaste adhesivo la adhesión de las dos superficies en contacto es superior a la que hay entre las capassuperficiales del propio material. Se produce así un progresivo arranque de material (Fig. 3). Este fenómeno puede ser minimizado mediante una implantación iónica de la superficie (Capítulo 2). En el desgaste abrasivo, partículas extraduras presentes entre las dos superficies en contacto abren surcos y arrancan material de una o de las dos superficies. Cuando el fenómeno no es muy violento (partículas muyfinas o no muy duras o presiones no muy altas) la implantación iónica de la superficie es una solución adecuada, pero cuando el fenómeno es más violento se requiere la protección de recubrimientos extraduros y bien adheridos La fricción entre dos superficies metálicas, al margen del importante papel jugado por los lubricantes, depende en gran medida de las capas de óxido que todos los metales(excepto el Oro) forman en su superficie. Estas capas son en muchos casos (Aluminio, Aceros inoxidables) extraordinariamente finas: la implantación iónica es entonces la herramienta ideal para conseguir que estas capas tengan las mejores propiedades lubricantes (Capítulo 2) En otros casos, en particular para la fricción a alta temperatura, es preciso recubrír el material con capas finas de un nuevomaterial de mejor comportamiento (Capítulos 3 y 4).

OXIDACION Y CORROSION Todos los metales (salvo el Oro) tienen una tendencia a incorporar Oxígeno de la atmósfera y desarrollar una capa de óxido. En algunos casos esta capa al alcanzar el espesor de unas pocas capas atómicas actúa de barrera protegiendo al metal: es el caso ya citado del Aluminio, del Cromo y de 1os Aceros Inoxidables...