El agarrotamiento es un problema común en las piezas metálicas. Ocurre cuando dos superficies metálicas deslizantes se adhieren inesperadamente entre sí, causando daños por fricción y, en última instancia, una soldadura en frío no deseada.
El agarrotamiento, que se observa con mayor frecuencia en piezas deslizantes como roscas, sujetadores, cojinetes, cilindros y pistones , también puede producirse durante el mecanizado de metales, por ejemplo, cuando fragmentos microscópicos de la pieza de trabajo se adhieren a una herramienta de corte de la máquina.
Afortunadamente, existen varias maneras de prevenir el desgaste por fricción, tanto durante la fabricación de las piezas metálicas como durante su vida útil. La elección del material, el tratamiento superficial y la lubricación eficaz son algunas de las mejores estrategias para reducir este problema. Sin embargo, algunas piezas y materiales son inherentemente vulnerables, lo que limita su vida útil.
Este artículo analiza algunas estrategias para evitar el desgaste por fricción en piezas metálicas deslizantes, con especial atención al proceso de fabricación: materiales, procesos de fabricación y tratamientos superficiales. En 3ERP, nuestros servicios expertos de mecanizado CNC incorporan estas mejores prácticas para ofrecer piezas de alta calidad que resisten el desgaste por fricción y funcionan de forma fiable.
¿Por qué se produce el desgaste?
El desgaste por fricción se produce cuando las superficies deslizantes se adhieren entre sí. La fricción y la adhesión entre ambas superficies desgarran la estructura cristalina subsuperficial de una de ellas, transfiriéndola a la superficie opuesta. El bulto visible resultante de este fenómeno se denomina "desgaste por fricción".
Este fenómeno se produce porque incluso las piezas que parecen lisas tienen imperfecciones —pequeñas crestas y valles— a escala microscópica. Las crestas o asperezas microscópicas de cada material entran en contacto, provocando fricción.
Varios factores pueden agravar la gravedad de la irritación. Entre ellos se incluyen:
- Lubricación inadecuada entre las dos superficies deslizantes
- Una combinación de cargas elevadas y velocidades de deslizamiento lentas.
- Uso de materiales blandos y dúctiles
- Uso de materiales con capa de óxido pasiva como el acero inoxidable y el titanio.
- Uso del mismo material en cada superficie
- Fluctuaciones de temperatura
El agarrotamiento suele producirse en piezas pequeñas, como los sujetadores roscados. Si no se trata, supone un grave riesgo en los procesos industriales. Las roscas atascadas pueden provocar la rotura del sujetador o de todo el conjunto.
El problema del desgaste por fricción puede provocar fallos en los equipos y requerir un mantenimiento costoso, lo que conlleva retrasos en la producción y desperdicio de recursos.
Formas de prevenir el agrietamiento
Existen varias maneras de prevenir o minimizar el desgaste por fricción en piezas metálicas deslizantes. Aquí nos centramos principalmente en cómo los fabricantes, como 3ERP, pueden ayudar a prevenir este desgaste (materiales y producción), en lugar de en cómo los usuarios finales de las piezas pueden prevenirlo (lubricación y mantenimiento), aunque ambos aspectos son importantes.
1. Selección de material
Algunos materiales son más propensos al desgaste por fricción que otros. En general, los materiales más duros son más resistentes a este desgaste que los más blandos, aunque también deben tenerse en cuenta otros factores.
Algunos de los materiales más propensos al desgaste por fricción son el aluminio, el titanio y el acero inoxidable austenítico. Sin embargo, estos materiales suelen ser necesarios debido a otras propiedades deseables, como su resistencia, resistencia a la corrosión y maquinabilidad. Si estos materiales no son esenciales, existen alternativas como el latón (más información sobre nuestros servicios de mecanizado CNC de bronce ) , el bronce y el cobalto , que ofrecen una mayor resistencia al desgaste por fricción.
Es menos probable que se produzca el desgaste por fricción si las dos superficies deslizantes son de materiales diferentes , debido a sus estructuras atómicas distintas.
2. Tratamientos de endurecimiento del material
Como ya hemos comentado, los materiales con mayor índice de endurecimiento por deformación son menos propensos al desgaste por fricción. Además de la selección del material, la dureza de este puede mejorarse mediante ciertos tratamientos superficiales del metal.
En el caso particular de los aceros inoxidables, métodos como el tratamiento térmico , la carburación y la nitruración pueden reducir el daño causado por el agarrotamiento. [1]
3. Tratamientos de rugosidad superficial
Las superficies rugosas pueden agravar el agarrotamiento, ya que las asperezas de cada superficie pueden entrelazarse. Por otro lado, las superficies muy lisas también pueden provocar agarrotamiento, puesto que la falta de textura impide que el lubricante se adhiera y se mantenga en su lugar.
La rugosidad superficial ideal para evitar el agarrotamiento es superior a 0.25 mm Ra e inferior a 1.5 mm Ra.
Los tratamientos de acabado superficial, como el rectificado, el pulido y el abrillantado, pueden utilizarse para reducir la rugosidad de los materiales con una rugosidad superficial superior a 1.5 mm Ra, mientras que tratamientos como el granallado abrasivo grueso pueden utilizarse para aumentar la rugosidad superficial (a la vez que enmascaran los defectos de la superficie).
4. Recubrimientos antidesgaste
Las piezas susceptibles al desgaste por fricción pueden tratarse con recubrimientos antifricción formulados para reducirla. Un tipo de recubrimiento posible es el disulfuro de tungsteno , que actúa como lubricante de película seca. A diferencia de los lubricantes húmedos, que se aplican y reaplican antes del montaje y uso, el disulfuro de tungsteno no atrae la suciedad ni los residuos.
Otra opción para reducir el desgaste por fricción es el recubrimiento químico de níquel o cromo , que también puede mejorar la resistencia a la corrosión. El recubrimiento puede ser particularmente efectivo si se aplica a solo una de las dos superficies deslizantes.
Otro recubrimiento antidesgaste popular es el carbono tipo diamante (DLC), que puede aumentar significativamente la dureza de la superficie de una pieza metálica.
5. Diseño de piezas
La presión superficial y el desgaste por fricción pueden reducirse aumentando la superficie de contacto entre las superficies deslizantes. Al diseñar piezas, maximice la superficie de contacto siempre que sea posible. El diseño debe permitir una lubricación adecuada de las piezas deslizantes; las cavidades o los orificios pueden facilitar la retención del lubricante en la zona de contacto.
La especificación de tolerancias también es importante durante el diseño. Las piezas deslizantes deben tener suficiente holgura para minimizar la fricción y, al mismo tiempo, permitirles funcionar según lo previsto.
6 Lubricación
La lubricación eficaz es una de las estrategias clave para prevenir el desgaste por fricción en componentes metálicos deslizantes. La lubricación reduce la fricción y la temperatura de contacto, además de actuar como una capa protectora entre dos superficies.
Entre los lubricantes comunes para prevenir el agarrotamiento se incluyen lubricantes especiales antiagarrotamiento, grasas, aceites y soluciones antigripantes.
Cómo pedir piezas metálicas a 3ERP
3ERP es un proveedor de confianza de piezas y prototipos metálicos que utiliza procesos como el mecanizado CNC, la fabricación de chapa metálica, la fabricación aditiva de metales, la extrusión de aluminio y la fundición de metales.
Ofrecemos una gama extremadamente amplia de opciones de materiales, así como tratamientos de acabado superficial como el granallado y el cromado, lo que le ayudará a desarrollar piezas deslizantes que resistan el desgaste y otros problemas.
Solicite un presupuesto gratuito para sus próximas piezas metálicas deslizantes.
[1] Ives LK, Peterson MB, Whitenton EP. El mecanismo, la medición y la influencia de las propiedades en el desgaste de los metales. Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), Oak Ridge, TN (Estados Unidos); Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (IMSE), Gaithersburg, MD (EE. UU.). División de Cerámica; 1 de diciembre de 1989.
