SISTEMA TRIBOLÓGICO Y LOS TIPOS DE FRICCIÓN

a) SISTEMA TRIBOLÓGICO

Un sistema tribológico consta de las superficies de dos componentes que están en

contacto móvil entre sí y su entorno. El tipo, progreso y extensión del desgaste se

determina por los materiales y acabados de los componentes, cualquier material

intermedio, las influencias del entorno y las condiciones de funcionamiento.

1. Objeto base

2. Cuerpo opuesto

3. Influencias del entorno:

Temperatura, humedad relativa,

presión

4. Material intermedio:

Aceite, grasa, agua, partículas,

contaminantes

5. Carga

6. Movimiento

La viscosidad dinámica es conocida también como absoluta. Viscosidad es la

resistencia interna al flujo de un fluido, originado por el roce de las moléculas que se

deslizan unas sobre otras. Analiza esto: en un sólido, existe una estructura cristalina donde

unas moléculas se enlazan de forma rígida y su estructura no cambia; en cambio, en un

fluido las moléculas no permanecen en el mismo lugar dentro de la masa, sino que se

mueven, pero a la vez tratan de mantenerse unidas: ese esfuerzo por permanecer en un

lugar fijo es la resistencia al flujo y determina la viscosidad. La viscosidad dinámica se

toma del tiempo que tarda en fluir un líquido a través de un tubo capilar a una determinada

temperatura y se mide en "poises"(gr/cm*seg). Es decir, es inherente a cada líquido en

particular pues depende de su masa.

La viscosidad cinemática representa esta característica desechando las fuerzas que

generan el movimiento. Es decir, basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad

del fluido y se obtiene una unidad simple de movimiento: cm2/seg (Stokes), sin importar

sus características propias de densidad.

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b) RUGOSIDAD: es el conjunto de irregularidades de la superficie real, definidas

convencionalmente en una sección donde los errores de forma y las ondulaciones han sido

eliminados”.

Las imperfecciones se clasifican en:

Rugosidades, causadas por las huellas de las herramientas que han fabricado las

piezas

Ondulaciones, originadas por los desajustes en las máquinas que mecanizan las

superficies de las piezas.

Trama (lay o huella)

c) ÁREA DE CONTACTO DE LOS PICOS DE LAS SUPERFICIES

El área de contacto de los picos de las superficies las superficies de fricción se forman

en puntos individuales con una dimensión de entre 0.1-3.0 mm dependiendo de las

asperezas que se formen durante el deslizamiento. Los puntos de contacto surgen como

resultado de la deformación de las asperezas (ya sea por penetración o aplastamiento)

originando la deformación elástica o plástica. Estos puntos de contacto se distribuyen a lo

largo de la superficie y se concentran en los valles de la ondulación superficial. Las

propiedades de ambos cuerpos influyen en el comportamiento de sus capas superficiales y

pueden tener lugar penetraciones de las asperezas de uno de los cuerpos en el otro, la

formación de surcos y hasta el desprendimiento de pedazos de un cuerpo.

Formación de puntos de contacto que surgen en la penetración mutua de las asperezas.

Formación en estos puntos de contacto de “puentes soldados “. Estos 2 procesos ocurren

bajo grandes presiones locales, estas presiones son suficiente mente grandes aun cuando la

carga total en el par deslizante sea pequeña ya que el área total de los puntos de contacto es

muy pequeña. Los 2 grandes procesos que tiene lugar en la superficie de fricción.

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Como la rugosidad presenta diferentes niveles, al elevarse la carga las asperezas más

salientes van entrando en contacto sucesivamente. Así el incremento en el área real de

contacto tiene lugar principalmente, debido al aumento del número de puntas de contacto y

no dependiendo de las dimensiones a de estos puntos. Área de contacto de los picos de las

superficies

Área de contacto de los picos de las superficies

d) CONTACTO ELÁSTICO Y CONTACTO PLÁSTICO

Contacto elástico el contacto elástico del material por las asperezas de la contrafase

(contra cuerpo) tiene lugar cuando la carga aplicada y la adhesión no conllevan a la

aparición de esfuerzos en la zona de contacto que excedan el límite de fluencia del

material. En este caso el daño del material (desgaste) sólo puede ocurrir por fatiga por

fricción.

El desplazamiento plástico o surcado del material tiene lugar cuando el esfuerzo de

contacto alcanza a superar el valor límite de fluencia del material base, pero este fluye

alrededor de la aspereza penetrante de la contrafase (contra cuerpo). En este caso el

desgaste será resultado de fatiga de fricción de bajos ciclos. Contacto plástico

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e) ENERGÍA DE ADHESIÓN POR COMPATIBILIDAD DE LOS

MATERIALES

La energía de adhesión sostiene que dos superficies deslizantes (no lubricadas) están

en contacto una con la otra sólo en una pequeña fricción del área aparente entre ellas. Esto

es verdad aun cuando las superficies sean bastante lisas. Cuando se observa en una vista

muy amplificada, cada superficie se caracteriza por asperezas microscópicas que hacen

contacto con su apuesta sólo en ciertos puntos, estos puntos comprenden el área real de

contacto entre las dos superficies. A causa de que el área real de contacto soporta la carga

normal, los esfuerzos involucrados en estos puntos de contacto son muy altos y conducen a

deformaciones plásticas y de adhesión en algunos casos. Energía de adhesión por

compatibilidad de los materiales

De acuerdo a lo explicado

anteriormente se dice que la energía

de adhesión se presenta cuando las

irregularidades de una superficie

interactúan directamente con las de

otra, se adhieren y se soldán, dando

lugar en la mayoría de los casos al

desprendimiento de partículas.

Energía de adhesión por

compatibilidad de los materiales

La Falta de aplicación de un lubricante rompimiento de la película límite por

agotamiento o por sobrecarga un bajo nivel, viscosidad o presión del aceite en el sistema

un alto nivel, viscosidad o presión del aceite en el sistema causas del desgaste por

adhesión.

f) acabados de las superficies de acuerdo al tipo de maquinado utilizado

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Acabados Superficiales

Mediante las tolerancias dimensionales y geométricas, se garantizan la

intercambiabilidad de piezas dentro de un conjunto, pero no se garantiza el estado de las

superficies de la pieza, factor que influye en el funcionamiento del mecanismo.

Al igual que es imposible fabricar con exactitud una forma, tampoco es posible obtener

con exactitud un acabado superficial perfecto, y por consiguiente éste se encontrará dentro

de unos límites más o menos amplios.

Los acabados físico-químicos, son procesos para corregir y alisar, así como, para dar

apariencia estética a las superficies de los materiales duros como los metálicos y

cerámicos, además de algunos plásticos y maderas duras.

Procesos para acabados superficiales.

Desbaste con abrasivos: Los abrasivos son empleados en forma de granos y

aglomerados. Dependiendo del acabado deseado se utilizan materiales más o menos duros

lo cual es propiedad de cada material abrasivo

• Sand-blasting o arenado:

• Lapeado: En este proceso, el abrasivo se aplica en una suspensión sobre una

superficie dura. Las partículas no pueden ser presionadas contra dicha superficie,

dejándolas fijadas a la misma, por lo que ruedan y se mueven libremente en todas las

direcciones. Las partículas de abrasivo arrancan pequeñas partículas de la superficie de la

muestra, provocando en ella deformaciones profundas.

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• Esmerilado: El esmerilado consiste en la eliminación del

material, mediante la utilización de partículas de abrasivos fijas, que

extraen virutas del material de la muestra. El proceso de extracción de

virutas con un grano de abrasivo de aristas vivas provoca el menor

grado de deformación de la muestra, proporcionando simultáneamente

la tasa más alta de eliminación de material. El pulido utiliza básicamente el mismo

mecanismo que el esmerilado.

• Pulido. El pulido, como proceso, se ha descrito ya anteriormente

junto con el esmerilado. El pulido incluye los últimos pasos del proceso de

preparación. Utilizando de forma sucesiva

tamaños de grano cada vez más pequeños y paños

cada vez más elásticos, el pulido permite eliminar todas las

deformaciones y rayas provocadas por el esmerilado

fino. El riesgo del pulido radica en la aparición de relieves

y en el redondeo de los bordes, como consecuencia de la elasticidad de los

paños. Dichos inconvenientes se reducen utilizando unos tiempos de pulido tan cortos

como sea posible.

• Desbarbado. Las rebabas o barbas son montículos delgados que se forman en los

bordes de una pieza debido al maquinado, al cizallado de láminas y en el recorte de forjas y

piezas fundidas.

• Abrillantado. Es muy parecido al pulido, sólo que se realiza con partículas muy

finas sobre discos suaves de tela o piel. El abrasivo se suministra externamente con un

lápiz de compuesto abrasivo.

• Rectificado: El rectificado es un proceso de remoción de virutas que utiliza un

grano abrasivo individual como herramienta de corte.

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• Elec Electro pulido. El electro pulido es un tratamiento superficial mediante el

cual el metal a ser pulido actúa como ánodo en una celda electrolítica, disolviéndose. Con

la aplicación de corriente, se forma un film polarizado en la superficie metálica bajo

tratamiento, permitiendo a los iones metálicos difundir a través de dicho film. Las micro y

macro proyecciones, o puntos altos de la superficie rugosa, lo mismo que zonas con

rebabas, son áreas de mayor densidad de corriente que el resto de la superficie, y se

disuelven a mayor velocidad, dando lugar a una superficie más lisa, nivelada y/o rebabada.

Simultáneamente, y bajo condiciones controladas de intensidad de corriente y temperatura,

tiene lugar un abrillantamiento de la superficie.

• Galvanizado. La galvanización en caliente es un proceso mediante el que se

obtiene un recubrimiento de zinc sobre hierro o acero, por inmersión en un baño de zinc

fundido, a una temperatura aproximada de 450º C. A esta operación se la conoce también

como galvanización por inmersión o galvanización al fuego. El proceso de galvanizado

tiene como principal objetivo evitar la oxidación y corrosión que la humedad y la

contaminación ambiental pueden ocasionar sobre el hierro.

• Moleteado. Es la terminación que se le da a la misma para facilitar el agarre. Puede

realizarse por deformación, extrusión o por corte, este último de mayor profundidad y

mejor acabado.

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• Anodizado. El proceso de anodizado consiste en obtener de manera artificial

películas de oxido de mucho mas espesor y con mejores características de protección que

las capas  naturales, estas se obtienen mediante procesos químicos y electrolíticos.

Artificialmente se pueden obtener películas en las que el espesor es de 25/30 micrones en

el tratamiento de protección o decoración y de casi 100 micrones con el procedimiento de

endurecimiento superficial (Anodizado Duro).

• El granallado es una técnica de tratamiento de limpieza superficial que utiliza

micro-perdigones (granallas) de acero de diámetro comprendido entre 1,7 y 2,0 mm

para bombardear a gran velocidad (65 - 110 m/s) la superficie del revestimiento y

produce la eliminación de los contaminantes de la superficie. Los micro-perdigones se

recuperan por rebotamiento, se limpian y se utilizan nuevamente, mientras el polvo

producido es aspirado y almacenado a fin de evitar contaminaciones.

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• El brochado es un procedimiento de mecanizado por arranque de viruta cuya

herramienta se denomina brocha, tiene forma de barra y su superficie está provista de

múltiples dientes. La operación de brochado consiste en hacer pasar la brocha,

forzadamente, por un orificio cilíndrico o por la superficie exterior de la pieza, con el fin

de obtener progresivamente el perfil de la brocha empleada.

• Rasqueteado: Es una operación que se utiliza para terminar aquellas superficies

planas o curvas en las que se requiere la mayor precisión posible, puede realizarse tanto a

mano como a máquina. El rasqueteado se utiliza mucho es necesario adaptar dos piezas

cuyas superficies deben deslizarse o girar una sobre otra e interesa que su contacto sea

perfecto a fin de que disminuya el rozamiento. Algunas de las piezas y elementos en los

que se utiliza esta clase de acabado son: cojinetes, bancadas de máquinas, instrumentos de

medida, bases de niveles, reglas y mármoles de verificación. El rasqueteado plano es un

método de acabado superficial que se realiza por extracción de virutas finas y ha de

llevarse a cabo sobre superficies que hayan sido mecanizadas previamente.

• Mortajado: Proceso de mecanizado por arranque de viruta en el cual la

herramienta con un movimiento alternativo y en combinación con movimientos relativos

de la pieza se consigue un arranque progresivo de material. Operaciones típicas realizadas

por este proceso: estriado, chaveteros, etc. sobre casquillos o piezas cilíndricas semejantes.

• Bruñido: El bruñido es un proceso de superacabado con arranque de viruta y con

abrasivo duro que se realiza a una pieza rectificada previamente, con el objetivo de elevar

la precisión y calidad superficial además de mejorar la macro geometría (cilindridad,

planicidad, redondez,…). Generalmente es utilizado en la mayoría de los casos para

rectificar diámetros interiores,

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este tipo de trabajo consiste en alisar y mejorar la superficie con relieves y/o surcos

unidireccionales por medio de piedras bruñidoras. Es muy utilizado en la fabricación de

camisas de motores, bielas, diámetros interiores de engranajes, etc. El Bruñido es una

operación de acabado de la superficie, no una operación de modificación de la geometría

en bruto.

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