PROCESOS DE MANUFACTURA II

Profesor:

Ing. Mec.Dipl.-Ing. MSc. Julián Salas Siado

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Mecánica

Marzo, 2015

Barranquilla, Atlántico – Colombia

Herrera Palomino – Moisés David 702121015

Estudiante Código:

Desgaste

Las pérdidas económicas debidas al desgaste son enormes. El desgaste es la pérdida progresiva de la sustancia de la superficie de operación de los componentes. Usualmente es una consecuencia de la acción simultánea de varios mecanismos, con uno dominante. Las más importantes son las siguientes:

1. El desgaste adhesivo ocurre cuando una unión soldada por presión es más fuerte que uno de los cuerpos en contacto y arranca una partícula de ese cuerpo (Fig. 1-a).

2. El desgaste abrasivo se origina por partículas duras, ya sea que estén dentro de uno de los cuerpos en contacto (desgaste de dos cuerpos, Fig. 1-2b) o interpuestas entre los dos componentes (desgaste de tres cuerpos, Fig. 1-3c).

3. El desgaste por fatiga ocurre cuando el paso repetido de un componente sobre la superficie del otro conduce a la separación de partículas pequeñas de dicha superficie, como en los cojinetes de bolas (Fig. 1-d).

4. El desgaste químico sucede ante el ataque químico acelerado por la presión y el frotamiento prevaleciente en los contactos tribológicos.

Existen técnicas de evaluación del desgaste; por lo general simulan, tan cercanamente cómo es posible, las condiciones que se encuentran en el servicio. Se han desarrollado materiales para resistencia elevada al desgaste. En forma alterna, la resistencia al desgaste se puede incrementar recubriendo la superficie o transformándola en una forma de mayor resistencia al desgaste. El desgaste controlado y acelerado se induce de modo intencional en algunos procesos de manufactura.

Vida de las herramientas

En los procesos de deformación, la vida de las herramientas se mide en miles de piezas o en semanas u horas de operación, y la preocupación sobre el desgaste a menudo es opacada por las consideraciones de la presión en la matriz o la fluencia del material. En contraste, el desgaste de la herramienta es la inquietud dominante en el corte de metal. Esto no es sorprendente, ya que la herramienta de masa relativamente pequeña se somete a presiones y temperaturas altas y con frecuencia también a cargas de impacto. Es común que la vida de las herramientas sea del orden

Figura 1. El desgaste es la pérdida progresiva de material. Se puede causar por: (a) la formación de juntas adhesivas; (b) el frotamiento (abrasión) por una partícula dura empotrada en una de las superficies de acoplamiento; (c) la abrasión por una partícula dura atrapada entre las superficies; o (d) la fatiga que resulta de cargas repetidas.

de decenas de minutos, y sólo duran horas en líneas para la producción en masa. Por lo tanto, la economía del proceso es controlada en gran medida por la vida de la herramienta.

Desgaste de la herramienta.

Como se podría esperar, el desgaste de la herramienta puede tomar varias formas (Fig. 2).

1. Desgaste del flanco. La fricción intensa en la cara de alivio de la herramienta sobre la superficie recién formada de la pieza de trabajo resulta en la formación de un campo de desgaste. La rapidez del desgaste se caracteriza al interrumpir el corte y medir el ancho promedio del campo de desgaste VB (Fig. 2a). Después de un desgaste rápido durante los primeros segundos, éste se asienta hasta una tasa de desgaste de estado estable, sólo para acelerar de nuevo hacia el final de la vida de la herramienta (Fig. 2b). El desgaste del flanco se debe comúnmente a mecanismos tanto abrasivos como adhesivos, y es indeseable porque el control dimensional se pierde, el acabado superficial se deteriora y la generación de calor aumenta. No obstante, éste es el modo normal de desgaste.

2. Desgaste de muesca. A menudo una muesca o surco de profundidad VN se forma a la altura de la línea de corte, donde la herramienta roza contra el hombro de la pieza de trabajo (Fig. 2a). Es

Figura 2. El desgaste en el flanco y de cráter (a] se puede caracterizar por las dimensiones mostradas. b) De la progresión del desgaste del flanco (c) se pueden extraer las constantes C y n de la vida de la

herramienta.

frecuente que la abrasión por capas superficiales se acelere a través de la oxidación u otras reacciones químicas. En el límite, el desgaste de muesca puede conducir a la falla total de la herramienta.

3. Desgaste de cráter. Las altas temperaturas generadas en la cara de ataque se combinan con altos esfuerzos de cortante para crear un cráter a una cierta distancia del filo de la herramienta. El desgaste se cuantifica midiendo la profundidad KT o el área de la sección transversal del cráter perpendicular al borde de corte. El desgaste de cráter progresa linealmente bajo la influencia de la abrasión, de la adhesión seguida por el arrastre de material de la herramienta, de la difusión, del ablandamiento térmico y de la deformación plástica. El desgaste de cráter por sí mismo no es dañino; en efecto, se puede desarrollar una acumulación estable en el filo, y entonces la herramienta actúa como si tuviera un ángulo de ataque positivo mayor (Fig. 3a). Sin embargo, el desgaste de cráter conduce a la falla catastrófica del filo; por ello, el desgaste de cráter generalmente se evita.

4. Redondeo del filo. El filo de corte principal se redondea debido a la abrasión. Entonces, el corte procede con un ángulo de ataque cada vez más negativo hacia la raíz del corte (Fig. 3b). Cuando el espesor de la viruta sin deformar es pequeño, la acción del corte puede parar y toda la energía se emplea en la deformación plástica o elástica de la pieza de trabajo. A altas velocidades de corte (temperaturas elevadas) y altas presiones de la herramienta, el filo de ésta puede deformarse plásticamente; la nariz de las herramientas de HSS se puede perder completamente. Es factible minimizar los problemas con el redondeado del filo, al menos cuando se emplean herramientas duras, esmerilando con un ángulo de ataque doble (también llamada campo T, Fig. 3c), de manera que el corte procede con una acumulación estable en el borde. Como las fuerzas de corte son mayores, la máquina herramienta debe ser muy rígida.

5. Despostillado del filo. Esto se provoca con el rompimiento periódico de la acumulación en el filo, o cuando se usa una herramienta frágil en cortes interrumpidos. El acabado superficial sufre y la herramienta finalmente se puede romper.

6. Agrietamiento del filo. La carga mecánica cíclica conduce a grietas paralelas al filo, en tanto que la fatiga térmica causa que las grietas se formen perpendiculares al filo de corte de las herramientas frágiles (grietas de peine).

7. Falla catastrófica. Las herramientas de materiales más frágiles están sujetas a fallas repentinas (fractura). Éste es un problema de todos los materiales frágiles, especialmente cerámicos, en cortes interrumpidos. Los procesos mejorados de manufactura, el ángulo de ataque cero o negativa y la selección de las condiciones de maquinado adecuadas ayudan a evitar la falla.

8. difusión. La difusión es un intercambio de átomos a través de un límite de contacto entre dos materiales. En el caso del desgaste de la herramienta, la difusión ocurre en el límite herramienta-viruta y ocasiona que la superficie de la herramienta quede agotada por los átomos que le imparten su dureza. Conforme este proceso continúa, la superficie de la herramienta se vuelve más susceptible a la abrasión y a la adhesión. Se cree que la difusión es el principal mecanismo del desgaste en cráter.