La acción deslizante de dos piezas metálicas provoca un desgaste en ellas llamado “Agarrotamiento del metal”. Sin embargo, no es necesaria una acción de deslizamiento continua entre las superficies a lo largo del tiempo, ya que incluso un único contacto desalineado puede provocar el desgaste por rozamiento. El defecto de desgaste por rozamiento provoca la adhesión no deseada entre las piezas metálicas, lo que aumenta la tasa de defectos y el costoso mantenimiento.
Para evitar el agarrotamiento, es esencial comprender qué es el agarrotamiento del metal, sus causas y las estrategias contra el agarrotamiento. Continúe leyendo, este artículo incluirá todos esos detalles.
¿Qué es el desgaste por agarrotamiento de metales? Definición y fenómenos
¿Qué es el desgaste por rozamiento en el metal? Se caracteriza por el desgaste adhesivo entre las superficies metálicas debido a la fricción a alta presión. La presión de fricción excesiva transfiere el material de una superficie deslizante a otra, lo que provoca desgaste y adherencia. Puede identificar el área de desgaste por rozamiento mediante la identificación de daños visuales en la superficie de la pieza, generalmente apariencias ásperas, elevadas o rasgadas. Por lo tanto, cualquier rasguño, degradación del material o protuberancia podría sugerir este defecto.
Mecanismo de agarrotamiento/ Cortesía: ResearchGate
El desgaste por agallas en el metal es un fenómeno microscópico asociado con la deformación plástica localizada en los puntos de alto contacto de la superficie. A medida que las capas de óxido de las superficies metálicas se desgastan, las moléculas de metal desnudo entran en contacto directo. Forman enlaces metalúrgicos que ayudan en la transferencia de material menor o la soldadura en frío, lo que da como resultado bultos elevados (llamados agallas). Estas agallas aumentan aún más la fricción a medida que continúa el movimiento deslizante.
Desgaste por adherencia en el cojinete
Además, el agarrotamiento es propenso a todos los metales y aleaciones, especialmente a los componentes de chapa como los producidos con proceso de estampación de aluminio u otros elementos de conformado de chapa metálica. También se puede observar en sujetadores, hidráulica, cojinetes, etc.
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Desgaste por rozamiento del metal, desgaste abrasivo y desgaste por corrosión
Para comprender mejor el desgaste por rozamiento del metal, comparémoslo con otros dos tipos de desgaste: desgaste abrasivo y desgaste por corrosión. Todos estos tipos de desgaste son diferentes debido a sus causas y mecanismo de formación.
Desgaste abrasivo
La siguiente tabla resume brevemente las diferencias clave:
| Aspecto | Agarrotamiento del metal | Desgaste abrasivo | Desgaste por corrosión |
| Causa | Desgaste adhesivo por contacto de metal con metal bajo carga. | Las partículas duras raspan o erosionan la superficie. | Las reacciones químicas degradan el material. |
| Efectos | Desgarro superficial y soldadura en frío | Ranuras, arañazos o erosión superficial. | Oxidación, picaduras o pérdida uniforme del material. |
| Condiciones | Alta presión, deslizamiento y lubricación insuficiente. | Presencia de residuos o partículas abrasivas. | Exposición a humedad, sales o productos químicos. |
| Prevención | Lubricantes, metales diferentes o recubrimientos de superficies. | Materiales más duros, recubrimientos resistentes al desgaste. | Aleaciones resistentes a la corrosión, películas protectoras. |
| Aplicaciones afectadas | Cojinetes, roscas y componentes hidráulicos. | Herramientas, cintas transportadoras y sistemas de rectificado. | Estructuras marinas, tuberías y equipos para exteriores. |
¿Cuáles son las causas del desgaste por agarrotamiento del metal?
La principal causa del desgaste por rozamiento del metal es la fricción entre dos o más piezas metálicas en contacto, normalmente el aumento de la fuerza de fricción bajo alta presión. Sin embargo, la fricción puede ser el resultado de varias causas independientes, todas ellas causantes del desgaste por rozamiento de las superficies metálicas. Entre ellas se incluyen la compatibilidad de los materiales, la falta de lubricación, el exceso de tensión en las piezas deslizantes, la rugosidad de la superficie, etc.
Analicemos brevemente algunas causas clave:
Composición del material: El deslizamiento de materiales similares con las mismas propiedades metalúrgicas produce calor y ablanda el material para su transferencia microscópica de una superficie a otra. Por lo tanto, esta transferencia se suelda en la segunda parte y da como resultado el desgaste por rozadura del material.
Falta de lubricación: La falta de lubricación entre superficies giratorias o deslizantes aumenta el contacto directo entre las moléculas del material, lo que intensifica el calentamiento localizado y provoca el gripado.
Estrés excesivo: Las cargas elevadas o la presión de contacto permiten una mayor interacción entre las superficies y aumentan la tensión local, lo que favorece el desgaste por fricción, especialmente en los componentes de fijación.
Calidad del acabado superficial: Los acabados superficiales rugosos facilitan que haya más puntos de contacto entre dos o más piezas que se deslizan o se mueven, aumentando la fricción y con ello el desgaste.
Efectos térmicos: Otra causa son las temperaturas elevadas o fluctuantes, que aceleran la degradación, la deformación y la adherencia del lubricante.
Causas ambientales: La corrosión en las superficies de las piezas y el funcionamiento en entornos abrasivos provocan fricción y desgaste.
Estas causas indican que la calidad general de las piezas fabricadas y las consideraciones de montaje afectan el desgaste por rozamiento de las piezas metálicas. Mientras tanto, algunas causas están relacionadas con la manipulación y las operaciones.
¿Cómo prevenir la irritación? Seis estrategias prácticas
Fijaciones pulverizadas
Luego de entender qué es el desgaste por rozamiento en el metal y sus causas, pasemos a las acciones o estrategias de prevención, desde la selección correcta del material hasta el recubrimiento adicional en la superficie de la pieza.
- Evite materiales similares
Emparejamiento de metales diferentes
Las piezas con el mismo material aceleran la transferencia de material y el trabajo en frío, mientras que los materiales distintos ofrecen las mejores propiedades anticorrosión. Por lo tanto, verifique las propiedades metalúrgicas de las piezas deslizantes y asegúrese de que tengan estructuras distintas. Por ejemplo, usar una pieza de cobre y otra de latón puede ser la mejor solución en lugar de una composición similar. Puede leer las diferencias metalúrgicas de Latón versus cobre Aquí, el aluminio y el acero pueden ser otra pareja compatible.
- Lubricación entre superficies
Lubricación de la sección deslizante de una cremallera
Se pueden aplicar lubricantes que contengan elementos antiadherentes como el níquel y el disulfuro de molibdeno. La lubricación proporciona una barrera entre las superficies de contacto y reduce la fricción. En consecuencia, los lubricantes sólidos como el PTFE pueden funcionar mejor en algunas condiciones.
- Aplicar revestimiento de superficie
Una de las estrategias eficaces para evitar el desgaste por rozamiento del metal es recubrir las superficies, lo que actúa como barrera física y reduce la interacción. Para reducir la fricción, también es esencial que la capa de recubrimiento tenga un acabado liso.
Recubrimiento anticorrosión
El nitruro de titanio, el zinc y el fosfato son algunos ejemplos de materiales de recubrimiento anti-agarrotamiento que se pueden aplicar con galvanoplastia o enchapado sin corriente eléctricaAdemás, puede aplicar deposición de vapor de AlCrN o TiAlN para un riesgo mínimo de adhesión.
Si estás más interesado, lee galvanoplastia vs anodizado, dos métodos que se pueden utilizar para evitar el desgaste del metal.
- Control de carga y presión de contacto
Ya sean elementos de fijación, cojinetes o pistones hidráulicos, evite sobrecargas y presiones de contacto elevadas. Además, las precargas excesivas también pueden aumentar la fricción. Para garantizarlo, utilice herramientas calibradas, considere la lubricación y los sistemas de control digital.
- Considere los factores externos
Aplique los acabados necesarios y tenga en cuenta las variables operativas si utiliza piezas metálicas en condiciones ambientales adversas, como entornos marinos, ácidos, húmedos, de alta temperatura y abrasivos. También es posible que deba considerar la elección de materiales en dichas condiciones.
- Mantenimiento periódico
Limpie periódicamente los residuos, la contaminación y la corrosión. A continuación, vuelva a aplicar el lubricante. Esto garantiza un funcionamiento continuo sin desgaste.
¿Qué metales son susceptibles al agarrotamiento?
Aunque todos los tipos de metales y aleaciones pueden sufrir desgaste, algunos son más susceptibles debido a sus favorables propiedades metalúrgicas. Las piezas metálicas con alta ductilidad y conformabilidad son propensas a sufrir desgaste, como el aluminio, acero inoxidable, y acero austenítico. Además, el metal que desarrolla capas de óxido también puede aumentar el riesgo de excoriación.
Agarrotamiento del aluminio
El aluminio es un metal relativamente blando con una gran ductilidad, por lo que el material tiende a desgastarse y endurecerse fácilmente. En particular, dos componentes móviles con aluminio corren un alto riesgo. Las roscas, los sujetadores y los deslizadores de las puertas son algunos ejemplos.
Agarrotamiento en estampación de aluminio
Para evitar el desgaste por rozadura del aluminio, reduzca la presión y aplique lubricantes. También puede aplicar anodizado u otro acabado duro.
Agarrotamiento del acero inoxidable
Los grados austeníticos de acero inoxidable son más susceptibles al desgaste por corrosión en comparación con otros, como 303, 304, 316, etc. La razón es su ductilidad y sus propiedades de endurecimiento por corrosión. Posteriormente, la ausencia de una superficie tenaz y la formación de capas de óxido autopasivantes contribuyen aún más al efecto de desgaste por corrosión.
Rozaduras en sujetadores de acero inoxidable
Para evitar el desgaste por agarrotamiento del acero inoxidable, utilice grados diferentes como 316 y 420, utilice Recubrimiento de superficie de PTFEy aplicar una lubricación adecuada.
Agarrotamiento del titanio
La capacidad de soportar altas tensiones y la baja conductividad térmica hacen que el titanio sea más propenso a la corrosión por rozamiento metálico. Los grados de titanio tienen coeficientes de fricción elevados que también promueven la adhesión del material.
Para evitar el desgaste por agarrotamiento del titanio, optimice el diseño para lograr una baja concentración de tensión, aplique recubrimientos como TiN y lubrique las superficies.
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Recapitulación
La conformabilidad, la ductilidad, el endurecimiento por deformación y la suavidad son las propiedades clave de los materiales que hacen que el metal sea susceptible al desgaste por agarrotamiento. Mientras tanto, la fracción superficial, la alta tensión, la desalineación, la alta temperatura y otras condiciones operativas son las principales causas de esto. Sin embargo, se pueden adaptar las estrategias adecuadas para la prevención, como la aplicación de lubricación, el recubrimiento de la superficie y la evitación de la tensión excesiva.
En general, optimizar la combinación de materiales y el tratamiento de la superficie ayuda a abordar el problema. desgaste del metalEn ProlenTech, podemos brindar servicios integrales de acabado de superficies y revestimiento anticorrosión, ya sea que se trate de tornillos mecanizados con CNC o productos de chapa metálica. Además, nuestros ingenieros y expertos de la industria lo ayudan con la selección de materiales y soluciones de lubricación adecuadas.
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Preguntas Frecuentes
¿Qué es el desgaste por rozamiento en piezas metálicas?
El desgaste por agarrotamiento es un desgaste adhesivo que se produce cuando dos superficies metálicas se deslizan una contra la otra bajo presión, causado por la soldadura por fricción microscópica del material en los puntos de contacto.
¿Cómo evitar el desgaste del metal entre piezas de aluminio?
La lubricación adecuada, el anodizado con un acabado suave y el emparejamiento del aluminio con metal duro para aplicaciones deslizantes ayudan a evitar el desgaste por rozamiento entre las piezas de aluminio.
¿Qué aplicaciones son más propensas al desgaste por agarrotamiento del metal?
Las aplicaciones relacionadas con contactos deslizantes, de sujeción y de alta presión son propensas a sufrir desgaste por rozamiento. Algunos ejemplos son los pernos, las tuercas, las piezas de máquinas, los cojinetes, los pistones y las compuertas de válvulas.
¿Qué son los lubricantes anti-rozaduras?
El PTFE, el disulfuro de molibdeno, los compuestos antiadherentes y los lubricantes de película seca son algunos lubricantes anticorrosión. Un lubricante común en el mercado para aplicaciones anticorrosión es Limpiador de superficies WD-40®.
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