Dureza superficial del acero AISI 1045 empleado en pasadores de esteras de tractores
Enviado por Ing. Henry Hernández González
Resumen
Este trabajo tiene como objetivo caracterizar el comportamiento del acero AISI 1045 empleado en pasadores de las esteras de equipos de remoción de tierra del tipo laterítico deformado por fatiga. En el mismo se analiza los tipos de materiales que componen el sistema de fricción como son el buje o casquillo, así como el eslabón de la cadena en este mecanismo, para las pruebas se utilizaron probetas de pasadores antes de su puesta en funcionamiento y pasadores retirados después de su vida útil. Se empleó el método de microcospía óptica para analizar el efecto del endurecimiento por deformación.
1. Introducción
Los equipos de laboreo minero en la industria cubana del níquel están expuestos a severas condiciones de trabajo, si se tiene en cuenta que la actividad que realizan es el acopio del mineral laterítico en un terreno que posee una topografía irregular trayendo consigo el desgaste progresivo en elementos indispensables para el óptimo funcionamiento de dichos equipos. Dentro de los elementos que más se afectan por este fenómeno son los que componen las esteras debido al régimen de trabajo anteriormente mencionado y las condiciones de diseño que no permiten la lubricación de estos elementos y que este rozamiento en seco haga que sea más notable el efecto del desgaste. El desgaste abrasivo de estos elementos provoca que las esteras pierdan el paso hasta tal punto que queden fuera de servicio y la reparación de algunos de estos elementos o la sustitución de las esteras completas encarezca el proceso de producción industrial.
En el desgaste abrasivo (Álvarez, 1995) influye la dureza y la tenacidad del material. La tenacidad es la resistencia que opone el material deformado por la acción de las partículas abrasivas, a la rotura. El desgaste depende también del coeficiente de fricción, fuerza de unión adhesiva entre partículas de la superficie del metal y las partículas abrasivas. Cuando los valores del coeficiente de fricción son elevados, se favorece el proceso de microcorte.
El desprendimiento de material en un componente mecánico (Verdeja, 1996) puede variar notablemente, de muy intenso a despreciable. En cualquier caso, ello puede significar una pérdida de eficiencia y la inutilidad completa del sistema. Es muy importante dejar establecida la necesidad de emplear la máxima rigurosidad en el análisis y diagnóstico de los mecanismos de desgaste.
Los procesos deformacionales que tienen lugar en microirregularidades de las superficies en contacto están en dependencia de las presiones que se originen en las áreas reales de contacto. Si el valor de estas presiones no alcanza el límite de fluencia del material más blando las deformaciones que predominan son elásticas y el mecanismo de desgaste predominante es el de fatiga superficial. Por otro lado, el desgaste por deslizamiento tiene una gran relevancia sobre el mecanismo de desgaste por fatiga de contacto por rodadura, ya que un aumento en el porcentaje de deslizamiento/rodadura puede causar una mayor pérdida de masa de las superficies en contacto (Bhushan, 2001, Clayton, 1996).
El método de Deformación Plástica Superficial (Odintsov, 1987) permite incrementar la profundidad en la capa deformada plásticamente. En todos los casos de deformación plástica es necesario aplicar unas solicitaciones o esfuerzos suficientes para que, una vez transmitidos a los materiales a través de los utillajes apropiados, permitan sobrepasar el límite de fluencia del material, y se inicie el flujo de materia plástica que configure el producto deseado. A medida que un material se va deformando, puede sufrir transformaciones internas y redistribuciones de tensiones, que produzcan agrietamientos o malformaciones que invaliden el producto final obtenido. Este efecto impone un límite a los esfuerzos a aplicar.
El grado de acritud que adquiere un material depende de factores externos al material metálico, naturaleza del esfuerzo y velocidad de aplicación de éste, pero sobre todo depende del grado de deformación en frío que el material experimenta y de la naturaleza del material (sistema cristalino, energía de defectos de apilamiento, tamaño de grano, pureza del metal). La acritud guarda relación con el sistema cristalino al que pertenece el metal o aleación (Smelyanky, Blumenstein, 1990)
Cuando la deformación alcanza un valor crítico por encima del límite de acritud, el material se rompe por fractura frágil. Durante este proceso las tensiones de cizalladura, producen deslizamiento en el interior de los granos cristalinos o ruptura de los mismos, y crean tensiones de cizalladura que alcanzan un valor máximo en algún punto, apareciendo deformaciones permanentes o fracturas, punto a partir del cual se inicia el fallo del material (Álvarez, Lancestremere, Mareglia, Barr, 2004, Lubriner, 1986)
Para la planificación de los experimentos se prepararon probetas con dimensiones de aproximadamente 30 x 30 mm, estas probetas se cortaron en una segueta mecánica, con refrigeración constante y baja velocidad de corte para evitar el calentamiento excesivo de la misma.
Las mediciones de la dureza se realizan por el método de Rockwel (HRC). Las muestras de los materiales se pulieron para eliminar toda suciedad superficial en la pieza. Para realizar este ensayo se utiliza un durómetro con las siguientes características:
Carga aplicable en (N).
Previa 98.1
Total 588.4, 980.7 y 1 471
Tiempo de aplicación de la carga (s) 8
Tipo de penetrador: Cono de diamante
Cambio de la carga: Manual
Masa: 155kg
En este caso se aplicó una carga de 1 471N
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