Conferencia 6 Fallas por deterioros superficiales Sumario: Desgaste. Tipos de desgaste y sus mecanismos. Prevención Tipos de Corrosión y sus mecanismos. Prevención Bibliografía: Tribología. Francisco Martínez W. Callister. Cap 18

Términos en inglés Anode Cathode Erosion-corrosion Pitting Galvanic corrosion Electrolyte Electromotive force series Galvanic series

¿Qué entendemos por desgaste? El desgaste se produce por la interacción entre dos superficies de contacto en estado de movimiento y se expresa como pérdida de peso o un cambio dimensional en el material.

Factores que afectan al desgaste Lubricación Cargas Velocidad Temperatura Material Acabado superficial Dureza

Tipos de desgaste Deslizamiento Rodadura Cavitación Erosión Abrasión

Desgaste por deslizamiento El desgaste por deslizamiento es el que ocurre por el rozamiento metal-metal. Este fenómeno se presenta cuando en las superficies de ambos cuerpos se aprecian crestas y valles y se intenta deslizar una superficie sobre otra.

El desgaste por deslizamiento esta condicionado por: Presión de contacto, velocidad de deslizamiento, ductilidad del material, temperatura, lubricantes

PREVENCIÓN Los materiales de la cupla deben tener baja solubilidad sólida. Los materiales deben poseer alta dureza Lubricar adecuadamente evitando contacto metal-metal Lograr un buen acabado superficial Realizar tratamientos térmicos superficiales

Desgaste por rodadura Este tipo de desgaste se produce como resultado del esfuerzo constante de la superficie de un cuerpo que rueda sobre otro; el desgaste ocurre entre ambas superficies. Se presenta en elementos de máquina sujetos a rodaduras como rodamientos, ruedas y engranajes.

Desgaste por cavitación Ocurre cuando un líquido en circulación está sujeto a cambios rápidos de presión, provocando la formación de burbujas en la región de bajas presiones.

Desgaste por erosión Ocurre cuando las partículas( sólidas o líquidas) son atrapadas por un medio líquido o gaseoso que hace impacto sobre un sólido a una velocidad significativa. Se presenta en camisas de cilindros, válvulas.

Factores que condicionan el desgaste por erosión la velocidad, temperatura, ángulo de incidencia, concentración y forma de las partículas.

Prevención Controlar impurezas sólidas en los fluidos cuando sea posible. Controlar temperatura y velocidad de fluido. Evitar codos o cualquier cambios abrupto de dirección de los fluidos. Seleccionar materiales adecuados

Desgaste por abrasión Puede ser caracterizado con una palabra corte y ocurre cuando partículas duras ruedan o deslizan contra una superficie más blanda, cortándola y generando calor. El efecto de la abrasión es particularmente evidente en áreas industriales de la agricultura, procesamiento de minerales, movimiento de tierra

Factores que condicionan el desgaste abrasivo Dureza de la partícula abrasiva, cargas actuantes, ángulo de incidencia, velocidad.

Prevención Tratamientos térmicos superficiales que eleven la dureza superficial del material ( cementación, nitruración)

¿Que entendemos por corrosión? La destrucción superficial de un metal por reacción química o electroquímica con el medio ambiente.

Ataque químico directo: Incluye todos los tipos de corrosión en los que no hay un flujo apreciable de corriente a través del metal en distancias finitas y da como resultado una capa escamosa o un depósito bien adherido de espesor uniforme en toda la superficie expuesta (oxidación del hierro y el acero con el oxígeno cuando existe humedad)

Ataque electroquímico : Se caracteriza por el establecimiento de zonas catódicas y anódicas, separadas por distancias finitas y entre las que fluyen electrones, a través del metal de modo que el ataque es localizado

Serie estándar que representa la tendencia a la corrosión de varios metales

La serie anterior fue generada bajo condiciones altamente idealizadas y tiene utilidad limitada, la serie galvánica se diferencia de la serie de fuerza electromotriz, porque toma en consideración la formación de películas pasivas mediante la reacción del metal con su medio ambiente. Aleaciones de titanio , aluminio y cromo muestran pasivación

Esta serie es útil en relación con el agua del mar y ciertos electrólitos similares. En la práctica, la lista se usa para predecir tendencias de corrosión galvánica, producidas al colocar metales desiguales en contacto unos con otros. Cuanto más alejados se encuentren los metales, uno del otro, en la serie, tanto mayor será su tendencia a corroerse. En un par galvánico, el metal que se encuentra más abajo en la serie se hace anódico y recibe el ataque.

Tipos de corrosión Corrosión uniforme Corrosión galvánica Corrosión por picadura Corrosión intergranular Corrosión por erosión Corrosión por grieta Corrosión bajo tensión

Corrosión uniforme: Actúa uniformemente sobre toda la superficie del metal(oxidación del hierro y el acero con el oxígeno cuando existe humedad)

Corrosión galvánica: Ocurre al unir eléctricamente dos metales de composición diferente expuestos en un electrolito. Acero galvanizado

Prevención Si hay que unir dos metales distintos escoja dos que estén situados en la serie galvánica en posiciones próximas Evite una relación de área ánodo/cátodo desfavorable, es decir utilice un área anódica tan grande como sea posible Aísle eléctricamente los metales distintos Conecte eléctricamente un tercer metal a los otros dos y se consigue protección catódica

Protección Catódica

Picadura: Es la forma localizada de corrosión que da como resultado pequeños orificios que pueden traspasar completamente al metal debido a inhomogeneidades en el mismo. Solución Salina aireada Picaduras en una lámina de acero inoxidable 304 Mecanismo

Prevención Alear el acero inoxidable con molibdeno

Corrosión por grietas Mecanismo

Prevención Utilizando uniones soldadas en vez de atornilladas o remachadas Diseñando recipientes sin áreas estancas

Ataque intergranular: Se produce cuando los límites granulares de un metal se corroen selectivamente. La causa es probablemente la acción galvánica, resultante de diferencias de composición existentes entre los límites granulares y los granos mismos. Corrosión intergranular de un acero inoxidable tipo 316L 500X

Prevención Aplicar un TT al material con el fin de redisolver el cromo ↓ 0.03% de Carbono para minimizar la formación de carburo Alear el acero inoxidable con elementos formadores de carburo como el niobio y el titanio

Corrosión por erosión: es una combinación de erosión mecánica con uno de los mecanismos básicos de la corrosión. Los metales que resisten a la corrosión, debido a la formación de capas pasivas, pierden su estabilidad si la erosión impide que se mantenga una película protectora. La corrosión por erosión suele presentarse en tuberías donde el fluido cambia de dirección y suele convertirse en turbulento

Prevención Cambiar el diseño para eliminar los efectos de turbulencia Eliminando las partículas de la disolución

Corrosión bajo tensión Fotografía mostrando una barra de acero doblada en forma de herradura de caballo la cual fue sumergida en agua de mar