T I P O S D E S U P E R F I C I E S D E S G A S T A D A S D E E L E M E N T O S M E T Á L I C O S ( D E S G A S T O G R A F Í A ) EDGAR ESPEJO MORA [email protected] Grupo AFIS (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies) Laboratorios de Materiales y Procesos Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatronica - Bogotá UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Agosto - 2011 ABRASIVO LUDIMIENTO La pieza muestra pérdida de material con deformación superficial, grietas, arrastre o adhesión de material en la dirección del movimiento (imágenes de la izquierda), acompañado en casos severos de coloraciones amarillentas, rojizas, azulosas u oscuras por sobrecalentamiento o incluso fusión del material (imágenes de la derecha) Simple Vista Estereoscopio Óptico 7 a 90X e t s a g s e D e d s o c i p ó c s o r c i M s o m s i n a c e M B E M a c i n ó r t c e l E a í p o c s o r c i M 50 a 20000X La superficie presenta pérdida de material, acompañada de rayaduras con flujo de material lateral y longitudinal, y presencia de grietas Macropicadura Por micromovimientos entre dos piezas a presión se da pérdida de material, deformación superficial y generación de residuos Estereoscopio Óptico 7 a 90X e t s a g s e D e d s o c i p ó c s o r c i M s o m s i n a c e M B E M a c i n ó r t c e l E a í p o c s o r c i M 50 a 20000X La superficie presenta pérdida de material y deformación superficial en el sentido del flujo, con aspecto pulido o de piel de naranja en erosión por fluidos (imágenes de la izquierda) o con aspecto granular y cráteres en erosión con partículas sólidas abrasivas (imágenes de la derecha) Simple Vista Se presenta pérdida localizada de material en forma de picaduras, en zonas de conducción de líquidos con cambios abruptos de presión El interior de las picaduras puede mostrar marcas y texturas similares a las de la fatiga superficial Las picaduras tienden a ser alargadas en la dirección del flujo Zonas fundidas y solidificadas alrededor de los cráteres Cráteres en la superficie CONSIDERACIONES GENERALES -Las picaduras visibles a simple vista generalmente se encuentran en la fatiga superficial y en la cavitación, aunque también pueden estar presentes en un ludimiento severo. -Escoriación es un termino que se usa frecuentemente para describir la textura que resulta de un desgaste adhesivo severo sobre una superficie metálica. -El denominado desgaste por contacto metal - metal o desgaste por pérdida de película lubricante, se puede dar por adhesión o abrasión dependiendo de la diferencia de durezas entre las piezas. -El agrietamiento superficial es común en la fatiga superficial y la cavitación, sin embargo también puede estar presente en los desgastes adhesivo, abrasivo y por ludimiento. -En el desgaste abrasivo el rayado es producto del corte hecho por las partículas abrasivas (en el desgaste de tres cuerpos) o por las prominencias del cuerpo en contacto (en el desgaste de dos cuerpos). Dicho corte involucra flujo longitudinal y lateral respecto al sentido del movimiento, del material que estaba originalmente en el surco. -Una superficie desgastada puede presentar características combinadas de la adhesión, la abrasión y la fatiga superficial, ya que la adhesión y la fatiga superficial desprenden partículas que pueden generar abrasión, la adhesión puede genera fatiga superficial, la abrasión por la perdida de material puede hacer perder la película lubricante y generar adhesión, entre otras posibilidades. -La cavitación muestra rasgos muy parecidos a los de la fatiga superficial, ya que ambas se deben a la acción de fuerzas cíclicas superficiales. En la cavitación el ciclado se debe a la generación e implosión de burbujas de fluido cerca de las superficies metálicas. Por lo anterior es posible encontrar marcas de playa dentro de las picaduras por cavitación o por fatiga superficial. -Las superficies erosionadas pueden presentar patrones de deformación superficial visibles a simple vista, parecidos a olas de mar o dunas de arena en el desierto. -Cuando además del desgaste interviene un proceso corrosivo, se habla de cooperación Corrosión - Desgaste, siendo las formas más comunes la Corrosión - Erosión y la Corrosión - Cavitación. -El ludimiento es un proceso de desgaste a pequeña escala que involucra adhesión, oxidación de las partículas desprendidas (residuos), abrasión por parte de estas partículas, deformación superficial y en algunos casos fatiga superficial (picaduras). -Los cráteres producidos por descarga eléctrica se diferencian de los producidos en la erosión, por la presencia de zonas fundidas y solidificadas alrededor de los primeros. -Calentamientos severos durante el proceso de desgaste se asocian principalmente a la adhesión y la abrasión. Zonas rugosas y mates ADHESIVO FATIGA SUPERFICIAL La superficie presenta pérdida localizada de material en forma de pequeñas picaduras separadas (imágenes de la izquierda) o en casos severos por desprendimiento de grandes áreas superficiales o macropicaduras (imágenes de la derecha). En ambos casos las picaduras están acompañadas de microgrietas perpendiculares al sentido del movimiento EROSIÓN CAVITACIÓN DESCARGA ELÉCTRICA Se presenta pérdida generalizada o localizada de material, acompañada de una textura rugosa y mate, con cráteres y zonas fundidas a nivel microscopico Aspecto brillante Deformación y arrastre de material (Escoriación) Movimiento Movimiento Baja deformación, arrastre y coloración Elevada deformación, arrastre y coloración Deformación y arrastre elevados Deformación y arrastre bajos Rayaduras Movimiento Picaduras Macropicadura Picaduras Macropicadura Grietas Grietas Picaduras Movimiento Movimiento Movimiento Movimiento Residuos y deformación superficial Residuos y deformación superficial Deformación superficial Pared adelgazada por erosión externa Pared adelgazada por erosión interna Aspecto pulido Aspecto “piel de naranja” Aspecto granular Sentido de la deformación superficial Sentido de la deformación superficial Deformación superficial Cráteres y deformación superficial Sentido de los impactos de las particulas y la deformación superficial Picaduras Zonas rugosas y mates Marcas de Playa Movimiento Movimiento Rayadura Flujo lateral Flujo Longitudinal Rayadura Grietas Grietas Grietas Grieta Picaduras Flujo Marcas de Playa Marcas Radiales