Dureza superficial del acero AISI 1045 empleado en pasadores de esteras de tractores
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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