CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
1
TEMA 2: Mecnica del Contacto de los Cuerpos Slidos. Friccin en los Sistemas
Tribolgicos.
CONFERENCIA 2.1
REAS DE CONTACTO DE LOS CUERPOS SLIDOS
Sumario:
INTRODUCCIN
2.1.1. rea nominal, de contorno y real
2.1.2. El contacto elstico, plstico y elastoplstico.
2.1.2.1. Tipos de contacto segn la rugosidad superficial
2.1.2.2. Caractersticas principales del el contacto elstico, plstico y
elastoplstico
2.1.2.3. Determinacin de: Are, Pre, Ncr, Arp, Prp, Ncp.
2.1.2.5. Ejemplo de aplicacin.
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
2
INTRODUCCIN
Situar al alumno en el contexto donde se producir el contacto de los cuerpos; es decir en el sistema tribolgico ya estudiado por l. Esta conferencia girar entorno a que el estudiante llegue a conocer acerca de la importancia de saber dnde y cmo se produce el contacto entre dos cuerpos slidos y en consecuencia como se puede influir en los fenmenos de friccin y desgaste.
Contacto de los cuerpos slidos. Macro y microgeometra superficial. Contacto microgeomtrico.
CALIDAD SUPERFICIAL
PARMETROS
GEOMTRICOS
PARMETROS
FISICO- MECNICOS
PARMETROS
FSICO- QUMICOS
MACROGEOTRA MICROGEOTRA
FORMA Y DIMENSIONES
ONDULACIONES RUGOSIDADES
rea de Contacto
Superficies
Lisas
Hertz 100%
S/H > 1000
Errores de forma
Conicidad Ovalidad Concavidad Convexidad Se comienza a incumplir Hertz
50
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
3
Basta con aproximar suficientemente un par de superficies slidas para que ocurra una serie de fenmenos de contacto; los cuales, dependen de la calidad superficial de los cuerpos en contacto: caractersticas geomtricas, fsicas, qumicas y mecnicas, ver figura 2.1.1.
Es decir, adems de considerar las caractersticas geomtricas, en el anlisis del
fenmeno de contacto, hay que tener muy en cuenta: la Mecnica, la Fsica y la Qumica de contacto.
La teora de las deformaciones elsticas de los cuerpos, fundamentada por Hertz, considera dos casos, segn el contacto inicial de los cuerpos sea puntual o lineal. El problema se resuelve suponiendo que: Los cuerpos contactantes son idealmente lisos y homogneos. En la zona de contacto solo ocurren deformaciones elsticas. Las fuerzas son normales a las superficies de tangencia. Las reas de contacto son pequeas en comparacin con las dimensiones de los
cuerpos. Se desprecia la friccin. Observaciones: Pese a tan importantes simplificaciones la Teora de Hertz se emplea con buenos resultados en mltiples clculos de la Mecnica del Contacto. Detengmonos un instante en las propiedades fsico- mecnicas. stas dependen bsicamente de: Las tensiones residuales y el endurecimiento superficial, producto del proceso de elaboracin. La tabla 2.1 nos ilustra
con algunos ejemplos.
Tabla 2.1.1. Dependencia del grado de recubrimiento y la profundidad de la capa, en dependencia del proceso de elaboracin.
Proceso de elaboracin Grado de recubrimiento [%]
Profundidad de la capa [m]
Torneado fino 140 160 30 - 50 Fresado frontal 140 160 40 100 Rectificado 160 200 30 60
MACRO Y MICROGEOMETRA SUPERFICIAL.
I.- MACROGEOMETRA SUPERFICIAL Este tpico recoge dos aspectos: a.- Las Dimensiones y Forma de los Cuerpos. Que estn en funcin directa de las caractersticas geomtricas de los cuerpos
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
4
b.- Las Macro desviaciones de Forma. Dentro de los tipos ms representativos se encuentran:
1. La Conicidad 2. La Ovalidad 3. La Concavidad 4. La Convexidad
Causas: Desgaste de la mquina herramienta,
Fijacin incorrecta de la herramienta de corte,
Rgimen de elaboracin incorrecto,
Deformaciones del sistema MSH (mquina soporte herramienta),
Tensiones trmicas y residuales
Relacin Paso Altura: S/H > 1000 II.- MICROGEOMETRA SUPERFICIAL
Este segundo tpico tambin recoge dos aspectos: a.- Las ondulaciones
Causas: Insuficiente rigidez y Vibraciones de baja frecuencia del sistema MSH.
Irregularidades que se repiten peridicamente Relacin Paso Altura: 50 < S / H < 1000,
b.- La Rugosidad Superficial
Causas: Geometra de la herramienta de corte. Desgaste de la herramienta. Vibraciones del sistema MSH. Rgimen de elaboracin empleado. Propiedades del material de la herramienta y de la pieza.
Relacin Paso Altura: S/H < 50,
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
5
DESARROLLO
2.1.1 REA NOMINAL, DE CONTORNO Y REAL
Cmo se produce el contacto de los cuerpos? En qu rea, realmente, se produce el contacto? Kragelsky establece un modelo para el estudio de la Mecnica del Contacto, el cual se
representa en la figura 2.1.1 rea nominal, de Contorno y Real
Observaciones:
rea Nominal de Contacto: An Se corresponde con las dimensiones geomtricas de los cuerpos y su elasticidad. Se determina por las conocidas expresiones de Hertz.
rea de Contorno: Ac El contacto entre las asperezas se produce en determinadas zonas
La sumatoria de estas zonas definen el rea de contorno
rea Real de Contacto: Ar Es la sumatoria de las reas de las asperezas en contacto. rea sumamente interesante en los fenmenos de contacto que se producen en un relay, en las juntas de hermeticidad, durante la transmisin del calor, etc. La magnitud real depende de: - La carga - Las propiedades de los materiales - El tipo de deformacin - La rugosidad superficial
An: rea nominal de contacto
Ac: rea de contorno Ac= (5-15%)An
Ar: rea real de contacto Ar = (0,01-10%)An
Figura 2.1.2. Modelo presentado para el estudio de la Mecnica del Contacto.
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
6
- Etc.
Las superficies en contacto se tocan solo en microcontactos discretos, siendo la suma de estas reas el rea real de contacto. Escanaverino (1986).
2.1.2. EL CONTACTO ELSTICO, PLSTICO Y ELASTOPLSTICO.
Existe una relacin directa entre el tipo de contacto y la rugosidad superficial del par de
friccin.
2.1.2.1. TIPOS DE CONTACTOSEGUN LA RUGOSIDAD SUPERFICIAL
2.1.2.2. CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL EL CONTACTO ELSTICO,
PLSTICO Y ELASTOPLSTICO
III.a.- CONTACTO ELSTICO
Se produce cuando: Las tensiones normales en los puntos de contacto no
sobrepasan el lmite de fluencia de las capas superficiales. (Las tensiones normales en las asperezas son menores que la dureza del material ms blando)
Se produce cuando:
2 HB
HB
2
1
4 R
R
2 a
1 a 10 R
R
2 q
1 q
Figura 2.1.3. Representacin simplificada del contacto rugoso - rugoso
I.a.- CONTACTO RUGOSO- RUGOSO
HB1
HB2
Duro
Duro
Se produce cuando:
322
1
H
H
42
1
Ra
Ra
I.b.- CONTACTO RUGOSO-LISO
(Contacto Micro geomtrico)
Figura 2.1.4. Representacin simplificada del contacto rugoso - liso
HB1
HB2
Duro
Blando
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
7
Capa deformada 3 - 5 m
Desviacin media aritmtica de perfil: Ra 0,16 m (metales) (acabado: bruido, lapeado, espejo)
Si el ndice de Elasticidad: < 0,6 Contacto Elstico 1 Contacto Plstico
0,6 < < 1 Contacto Elsto Plstico
2
1
R
Rq
HB
E 2
2
2
2
1
1
11
EEE
E* = Mdulo de Elasticidad Reducido. E1 y E2 = Mdulo de Elasticidad del Cuerpo 1 y 2.
1 y 2 = Coeficiente de Poisson del Cuerpo 1 y 2. III.b.- CONTACTO PLSTICO
Se produce cuando: Las tensiones normales en los puntos de contacto sobrepasan
el lmite de fluencia de las capas superficiales.
Capa deformada 17 - 58 m
Desviacin media aritmtica de perfil: 0,16 Ra 2,5 m (metales) (acabado: bruido, lapeado, espejo) III.c.- CONTACTO ELASTO - PLSTICO
Cuando existen asperezas deformadas elsticamente y otras plsticamente.
2.1.2.3. DETERMINACION DE: Are, Pre, Ncr, Arp, Prp, Ncp.
Determinacin del Nmero de Asperezas en el rea Nominal: Habamos apuntado anteriormente que sera muy interesante definir el nmero de asperezas en un rea de contacto dada, pe en un relay. La transmisin del calor, la friccin y el desgaste, se lleva acabo a travs de esos mismos puntos.
12
G
E
E = mdulo de elasticidad longitudinal = mdulo de Young (Thomas Young, ingles) (MPa) G = mdulo de elasticidad transversal (MPa)
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
8
Para determinar el nmero de asperezas en una determinada rea tendramos que utilizar un perfilmetro o un rugosmetro. Sin embargo existen frmulas aproximadas, que nos permiten realizar este clculo, tales como:
AnNa a
NaRR
An0,04
SlSt
AnNc
810
- densidad de los picos de las asperezas en el rea unitaria. St Paso en sentido transversal Sl Paso en sentido longitudinal
DETERMINACION DE: Are, Pre y Ncr en el CONTACTO ELSTICO
rea Real Elstica:
5,0*
.86,2
R
RaE
FnAre
Presin Real Elstica:
,0
3,0PrR
Rae
Nmero de puntos en contacto:
ERRa
FnNce
..
.89,15,15,0
DETERMINACION DE: Are, Pre y Ncr en el CONTACTO PLSTICO
rea real de contacto:
HB
FnArp
HB
FnArp 2
(Materiales no metlicos) (Materiales metlicos)
Presin real de contacto: HBp Pr
Dureza Brinell:
2
22
11
1
.
2
D
dD
PHB
donde: P = carga (kp: kilopondio) o kgf . (1 kgf = 10 N) D = dimetro de la bola (identador) (mm) d = dimetro de la huella superficial (mm) Joan August Brinell (sueco)
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
9
Nmero de puntos en contacto:
91,0
4105,1
HB
PaNcp
HB
ERa
Na
Nc
5,0
56,0
HB
E
R
Ra5,0
95,3
Observaciones: Qu sucedera si el contacto fuera mvil?
Deformaciones Elsticas: Se puede considerar que: Are = Ard (rea real de contacto elstico = rea real de deslizamiento)
Deformaciones Plsticas:
5.021 fArArd Observaciones: Existe una estrecha relacin entre: el Mtodo de Elaboracin, el Grado de Acabado: GA, la Rugosidad Superficial, el Tipo de Contacto y el Desgaste, el cual se muestra en la figura 2.1.5. A continuacin se exponen algunas tablas que expresan estas relaciones, las cuales sern de suma utilidad en la determinacin del mtodo de elaboracin a ejecutar para garantizar un contacto elstico, entre los pares de friccin y en consecuencia, tener un menor desgaste. Ver ejemplo de clculo, al final de las tablas. Tabla 2.1.2. Grados de acabado y Rugosidad superficial.
Grados de acabado: GA Rugosidad superficial: Ra , Rz
Mtodo de
Elaboracin
Grado de
Acabado: GA
Rugosidad
Superficial
Tipo de
Contacto
Desgaste
Figura 2.1.5. Interrelacin entre el mtodo de elaboracin, el grado de acabado, la rugosidad superficial, el tipo de contacto y el desgaste
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
10
GA Ra ( m) Rz (m) GA Ra ( m) Rz (m)
100 63 80
100
250 320 400
0,8 0,50 0,63 0,80
2,0 2,5 3,2
50 32 40 50
125 160 200
0,4 0,25 0,32 0,40
1,0 1,25 1,60
25 16 20 25
63 80 100
0,2 0,125 0,160 0,200
0,50 0,63 0,80
12,5 8,0 10,0 12,4
32 40 50
0,1 0,063 0,080 0,100
0,25 0,32 0,40
6,3 4,0 5,0 6,3
16 20 25
0,05 0,032 0,040 0,050
0,125 0,160 0,200
3,2 2,0 2,5 3,2
8,0 10,0 12,5
0,025
0,016 0,020 0,025
0,063 0,080 0,100
1,6 1,0 1,25 1,60
4,0 5,0 6,3
0,012 0,008 0,010 0,012
0,032 0,040 0,050
Tabla 2.1.3. Grados de acabado de superficies planas de rotacin (Obtenidos con distintos Mtodos de Elaboracin).
Mtodo Elaboracin Grado Acabado
Mtodo Elaboracin Grado Acabado
TORNEADO
Desbastado
Afilado
Pulido
25 - 6,3 2,5 - 1,6 1,6 - 0,4
FRESADO
(Con fresa normal)
Desbastado
Afilado
Pulido
25 - 6,3 2,5 - 1,6 1,6 - 0,4
RECTIFICADO
(Cilndrico y plano)
Desbastado
Afilado
Pulido
6,3 - 1,6 1,6 - 0,4 0,8 - 0,2
LAPEADO
SUPERFINISH
Corriente
Espejo
0,4 - 0,012 1,6 - 0,4 0,1 - 0,012
FRESADO
(Con fresa cilndrica)
Desbastado
Afilado
6,3 - 2,5 6,3 - 1,5
BRUIDO
Corriente
Pulido
0,8 - 0,2 0,2 - 0,05
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
11
Tabla 2.1.4. Grado de acabado de las superficies de agujero.
Mtodo Elaboracin Grado de Acabado
Mtodo de Elaboracin
Grado de Acabado
TALADRADO BARRENADO
Desbastado
Afilado
50 - 12,5 2,5 - 6,3 1,25 - 3,2
ESCARIADO
Desbastado
Afilado
Pulido
12,5 - 3,2 6,3 - 1,6 1,6 - 0,4
MANDRINADO
Desbastado
Afilado
Brochado
50 - 12,5 12,5 - 3,2
RECTIFICADO
Desbastado
Afilado
6,3 - 1,6 1,6 - 0,4
Tabla 2.1.5. Parmetros de las ondulaciones longitudinales.
Mtodo de Elaboracin
Grado de Acabado
Ho
m
So m
Ro m
RECTIFICADO
Acero
Hierro Fundido
3,2 0,4 3,2 0,4
12
1,25 9
1,3
2,4 3,5 1,8 2,3
30
350 40
200
CEPILLADO
Acero
H. Fundido
12,5 1,6 12,5
12 1 12
5 1
1,65
40
100 20
FRESADO (cilndrico)
Acero
H. Fundido
12,5
3,2 12,5
3,2
40
1,5 30
7, 5
1,7 3,4 1,8
2, 5
5
45 10 60
ESMERILADO (plano)
Acero
0,2 0,1
0,50 0,25
1
1,5
150 850
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
12
Tabla 2.1.6. Parmetros de las ondulaciones transversales
Mtodo de Elaboracin
Grado de Acabado
Ho
m
Ro Mm
So / Ho
RECTIFICADO (interior) Acero
H. Fundido
3,2 0,4 3,2 0,8
4,5 0,6 3 1
10 80 5 400
100 1350 20 450
RECTIFICADO (cilndrico)
Acero
H. Fundido
1,6 0,4 3,2 0,4
3 0,75 7,5 0,5
10 25 10 100
165 400 80 1850
RECTIFICADO (plano)
Acero
H. Fundido
6,3 0,4 3,2 0,4
13 1,2 4 0,8
15 50 20 80
100 700 200 800
CEPILLADO
Acero 12,5 1,6
6 2
10 30
200 250
PULIDO
Acero 0,8 0,2
1,5 0,3
10 25
200 500
ESMERILADO PLANO
Acero
91 0,05
0,35 0,10
5 10
300 600
ESMERILADO (cilndrico)
Acero
0,2 0,025
0,15 0,05
2,5 10
400 700
BRUIDO
0,8 0,1
0,8 0,1
40 2,5
200 700
Tabla 2.1.7. Parmetros geomtricos de las irregularidades. Piezas de acero
Mtodo de Elaboracin
Grado de Acabado
Rmax
m
R
m B
RECTIFICADO (Plano)
6,3 3,2 1,6 0,8
17,5 10 6 3
35 100 180 370
2,4 1,15 1,10 2,10
2,5 2,75 1,85 3,0
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
13
0,4 1,57 550 2,0 3,5
RECTIFICADO (Interior)
RECTIFICADO
(Cilndrico)
3,2 1,6 0,8 0,4 1,6 0,8 0,4 0,2
10 6,15 3,25 1,54 6,15 3,0 1,66 0,85
5 8 13 18,5 8 12 20 30
2 1,95 1,85 1,75 2,6 2,4 2,3 2,2
1,9 2 2,5 3 2,3 2,6 2,8 3,5
FRESADO (Frontal) FRESADO
6,3 3,2 1,6 12,5 6,3 3,2 1,6
21,25 10 6,7 40 20 10 6,6
425 900 1350 20 30 45 80
1,65 1,6 1,6 1,8 1,6 1,5 1,45
1,8 2,5 2,5 1,3 1,7 1,8 2,0
TORNEADO 6,3 3,2 1,6 0,8
20 10 6,25 3,24
35 50 75 120
1,5 1,45 1,35 1,30
1,0 1,5 2,0 2,10
CEPILLADO 12,5 6,3 3,2 1,6
38,5 20 9,58 6,66
50 90 230 400
1,95 1,90 1,60 1,50
2,20 2,50 2,70 2,65
PULIDO 0,8 0,4 0,2
3,28 1,50 0,78
230 450 670
2,2 1,7 1,3
3 3,25 3,5
BRUIDO 0,8 0,4 0,2 0,1
3 1,66 0,77 0,40
15 20 35 70
2,20 2,10 2,0 1,9
1,50 2,20 3,0 4,0
ESMERILADO (Plano)
0,2 0,1 0,05 0,025
0,75 0,40 0,20 0,10
300 500 1000 3000
3,0 2,5 2,3 2,2
1,5 2,2 2,5 3,0
ESMERILADO (Cilndrico)
0,2 0,1 0,05 0,025
0,85 0,40 0,20 0,10
30 40 65 75
2,3 2,2 2,0 1,5
1,9 2,0 2,1 2,5
Tabla 2.1.8. Parmetros geomtricos de las irregularidades. Piezas de HFG.
Mtodo de Elaboracin
Grado de Acabado
Rmax
m
R
m B
CEPILLADO
12,5 6,3
41,10 19,23
18,5 25
2,1 2,0
1,0 2,3
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
14
3,2 1,6
10,0 6,0
100 150
1,8 1,7
4,0 4,3
RECTIFICADO (Plano)
3,2 1,6 0,8 0,4
10 6,66 3,07 1,56
60 100 200 250
2,0 1,97 1,95 1,80
2,0 2,5 3,8 4,5
FRESADO (Cilndrico)
12,5 6,3 3,2 1,6
42,5 20 10 6,25
17 20 25 50
1,95 1,90 1,80 1,65
1,60 2,0 2,30 2,50
FRESADO (Frontal)
12,5 6,3 3,2 1,6
41,6 20 10 6
25 40 60 90
- 1,5 1,4 1,35
- 1,1 1,4 1,5
RECTIFICADO (Interior)
3,2 1,6 0,8 0,4
10 6,4 3,12 1,50
12 16 25 45
2,2 2,1 1,9 1,85
2,5 2,8 3,5 3,75
TORNEADO 12,5 6,3 3,2 1,6
41,66 28,84 24,0 21,66
25 37,5 60 130
1,9 1,8 1,7 1,6
1,1 1,3 2 2,5
RECTIFICADO (Cilndrico)
6,3 3,2 1,6 0,8
10 6,3 3,0 1,58
50 85 150 190
1,9 1,75 1,7 1,8
1,5 2,5 2,75 3
ESMERILADO (Cilndrico)
0,2 0,1 0,05 0,025
0,86 0,36 0,20 0,10
15 20 40 55
1,3 1,2 1,1 1,05
2 2,3 2,4 3
2.1.2.5. EJEMPLO DE APLICACIN. 1- Para el siguiente Par de Friccin,
1
CUERPO 1 CUERPO 2
Material Acero al C Acero al C
Dureza [MPa] 900 700
L [mm] 150
b [mm] 20
Angulo 30 [Pn] [MPa] 15
Q [N] 32 000
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
15
DETERMINE: a.) Tipo de contacto, segn rugosidad superficial. b.) Presin nominal de contacto: Pn c.) Elija el proceso tecnolgico a ejecutar si desea un contacto plstico entre las
asperezas. Determine el Arp y la Prp d.) Si ahora Ud. desea obtener un contacto elstico: aumentara la dureza del cuerpo
blando o elevara el acabado superficial del cuerpo duro. Decdase por lo segundo. Explique porqu actuara sobre el cuerpo duro preferentemente y no sobre el cuerpo blando. Determine, adems, Are, Pre y Nce. Compruebe el estado elstico a travs
de para precisar el Grado de Acabado (GA) y Ra. Trabaje en base a propuestas econmicas.
SOLUCION:
a.) 28,1700
900
2
1 HB
HB CONTACTO RUGOSO - RUGOSO 2
2
1 HB
HB
b.) An
FnPn , LCAn
23464150866,0
20
cosmmL
bAn
0Fy 021 FnyFnyQ
c
bcos
cos
bc
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
16
21 FnyFny 02 FnyQ 2
QFny
Fn
Fnysen 32000
5,02
32000
2
sen
Q
sen
FnyFn
237,93464
32000Pn [N/mm2]
Pn = 9,237 [MPa] c.) Se desea un contacto plstico entre las asperezas:
Contacto plstico ( mRa 5,216,0 )
Posibilidades de 2,04,08,06,12,3 GA De la tabla No1 (Anexo), tomamos, pe, GA=1,6, a lo cual corresponden los siguientes valores de Ra: 1,0; 1,25; 1,60 A este valor de GA=1,6, coresponden los siguientes procesos tecnologicos, segn tabla No 2 (Anexo):
Rectificado Plano
Fresado
Cepillado, etc. Determinacin de Arp y la Prp:
243,91700
3200022mm
HB
FnArp
MParp 700 d.) Actuara sobre el acabado superficial del cuerpo duro, debido a que ste, a su vez,
determina la microgeometra superficial del cuerpo blando; lo que no sucede a la inversa.
Para este caso, cuando las deformaciones son elsticas, mRa 16,0 .
Este acabado superficial se puede obtener para: )012,0025,005,01,02,0( GA
Y los metodos de elaboracin correspondientes a estos GA, serian: Pulido: GA = 0,2 Bruido: GA = (0,2; 0,1) Esmerilado plano: GA = (0,2; 0,1; 0,05; 0,025)
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
17
Determinacin del rea real de contacto elstico: Are
5,0
.86,2
R
RaE
FnAre
Sustituyendo:
2
45,0
6
3
33,0273
52,91
136.2
36,91
0136,010.2
52,91
670
125,010.10.2
10.32.86,2mmAre
Comprobacion a travs de (ndice de Elasticidad).
5,0*
R
Rq
HB
E
El valor de Rq se obtiene a travs de la expresin:
mRaRq 156,0125,0.25,125,1 Sustituyendo en la expresin de :
3426,40152,0.7,285670
156,0
700
10.10.25,016
Se trata de una deformacin plstica, puesto que >1, Probaremos ahora con un esmerilado plano:
Mtodo de elaboracion
G.A R (valores vlidos)
Ra
Esmerilado plano
0,2
0,1 500 0,063 0,03 0,10
0,05 1000 0,032
Recordar: < 0,6 Contacto elstico
1 Contacto plstico
0,6 < < 1 Contacto elastoplstico
Escogeremos, pe , un mtodo de elaboracin por pulido Mtodo de elaboracion
G.A R (valores vlidos)
Ra
Pulido
0,8
0,4
0,2 670 0,125 0,16 0,20
Aclaracin:
1
2
22
2
2*
1010
10
mm
Nmm
N
mm
Ncm
Kgf
HB
E
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
18
0,040 0,050
0,025 3000 0,016 0,020 0,025
Tomaremos el valor de G.A. = 0,1
mRaRq 0787,0063,0.25,125,1
57,30125,0.7,285500
0787,0
700
10.10.25,016
Se trata de una deformacin plstica, puesto que >1 Tomaremos otro valor de G.A. Probaremos ahora con:
Mtodo de elaboracion
G.A R (valores vlidos)
Ra
Esmerilado plano
0,2
0,1 500 0,063 0,03 0,10
0,05 1000 0,032 0,040 0,050
0,025 3000 O,016 0,020 0,025
mRaRq 031,0025,0.25,125,1
914,00032,0.7,2853000
031,0
700
10.10.25,016
Se trata de un contacto elastoplstico, puesto que 0,6 < < 1 Probaremos ahora tomando el valor de Ra = 0,016
mRaRq 02,0016,0.25,125,1
,0,0.7,2853000
02,0
700
10.10.25,016
Finalmente el valor de Are se obtienen:
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
19
2
45,0
6
3 52,9136,91
10.2
52,91
3000
016,010.10.2
10.32.85,2mmAre
Determinacin de la presion real de contacto elstico: Pre
.35,0
3000
025,035,035,0Pr
5,05,0
R
Rae
Determinacin del nmero de asperezas en contacto elstico: Nce
65,15,0
3
5,1.5,010.2.3000.025,0
10.32.89,1
*..
.89,1
ERRa
FnNce
ANEXO
Tabla No 1,- Grados de Acabado. Rugosidad Superficial. G.A Ra ( m) Rz (m) GA Ra ( m) Rz (m)
100 63 80 100
250 320 400
0,8 0,50 0,63 0,80
2,0 2,5 3,2
50 32 40 50
125 160 200
0,4 0,25 0,32 0,40
1,0 1,25 1,60
25 16 20 25
63 80 100
0,2 0,125 0,160 0,200
0,50 0,63 0,80
12,5 8,0 10,0 12,4
32 40 50
0,1 0,063 0,080 0,100
0,25 0,32 0,40
6,3 4,0 5,0 6,3
16 20 25
0,05 0,032 0,040 0,050
0,125 0,160 0,200
3,2 2,0 2,5 3,2
8,0 10,0 12,5
0,025
0,016 0,020 0,025
0,063 0,080 0,100
1,6 1,0 1,25 1,60
4,0 5,0 6,3
0,012 0,008 0,010 0,012
0,032 0,040 0,050
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
20
Tabla No2,- Parmetros geomtricos de las irregularidades.
Mtodo de Elaboracin
Grado de Acabado
Rmx
m
R
m B
Rectificado Plano
Piezas de acero 6,3 3,2 1,6 0,8 0,4
17,5 10 6 3 1,57
35 100 180 370 550
2,4 1,15 1,10 2,10 2,0
2,5 2,75 1,85 3,0 3,5
Fresado Frontal Fresado
6,3 3,2 1,6 12,5 6,3 3,2 1,6
21,25 10 6,7 40 20 10 6,6
425 900 1350 20 30 45 80
1,65 1,6 1,6 1,8 1,6 1,5 1,45
1,8 2,5 2,5 1,3 1,7 1,8 2,0
Rectificado Interior Rectificado Cilindro
3,2 1,6 0,8 0,4 1,6 0,8 0,4 0,2
10 6,15 3,25 1,54 6,15 3,0 1,66 0,85
5 8 13 18,5 8 12 20 30
2 1,95 1,85 1,75 2,6 2,4 2,3 2,2
1,9 2 2,5 3 2,3 2,6 2,8 3,5
Torneado 6,3 3,2 1,6 0,8
20 10 6,25 3,24
35 50 75 120
1,5 1,45 1,35 1,30
1,0 1,5 2,0 2,10
Cepillado 12,5 6,3 3,2 1,6
38,5 20 9,58 6,66
50 90 230 400
1,95 1,90 1,60 1,50
2,20 2,50 2,70 2,65
CONCLUSIONES
Girarn en torno a la relacin existente entre el mtodo de elaboracin, el grado de acabado y los parmetros de rugosidad superficial. Adems se puntualizar acerca de los tipos de contactos micro geomtricos, aspecto ste de medular importancia cuando se vayan a evaluar los fenmenos de friccin y desgaste.
BIBLIOGRAFA
1. Kragelski, I.V. Friction, wear and lubrication. Tribology Handbook. Mir Publisher.
1986.
CORROSIN. DESGASTE Y FIABILIDAD DR. MARCELO N. NAVARRO OJEDA FACULTAD INGENIERA MECNICA. ESCUELA MECNICA. ESPOCH
.
21
2. Martnez. E.J, Martnez. P.F. Teora y Prctica del Rozamiento. ISPJAE. MES La
Habana. 1986.
3. Navarro Ojeda, Marcelo (2002). Compendio de tablas sobre Tribologa.
4. Rodrguez, Calixto (1999). Temas de Tribologa. Compendio de 10 conferencias
magistrales. ISPJAM.
5. Ingenieros de Lubricacin. Ltda. LA TRIBOLOGA. Herramienta eficaz para incrementar la productividad de los equipos. Disponible en: http://www.ingenierosdelubricacion.com/ ; Medelln-Colombia.