Abrasión (mecánica)

Proceso de desgaste de una superficie.

Rugosidad de la superficie resultante del desgaste por abrasión en un husillo.

La abrasión es el proceso de raspado, rayado, desgaste, daño o frotamiento. Puede producirse intencionalmente en un proceso controlado mediante el uso de un abrasivo . La abrasión puede ser un efecto indeseable de la exposición al uso normal o a los elementos.

En el modelado de piedra

Los artistas antiguos, trabajando la piedra, utilizaban la abrasión para crear esculturas. El artista seleccionaba piedras densas como la carbonita y el esmeril y las frotaba de forma constante contra piedras comparativamente más blandas como la caliza y el granito. El artista utilizaba abrasivos de distintos tamaños y formas, o los giraba de distintas maneras mientras frotaba, para crear efectos en la superficie de la piedra más blanda. Se vertía agua continuamente sobre la superficie para arrastrar las partículas. La técnica abrasiva en el modelado de la piedra era un proceso largo y tedioso que, con paciencia, daba como resultado obras de arte eternas en piedra.

Modelos

La ecuación de Archard es un modelo simple utilizado para describir el desgaste por deslizamiento y se basa en la teoría del contacto de asperezas . ^[1]

${\displaystyle Q={\frac {KWL}{H}}}$

dónde:

Q es el volumen total de residuos de desgaste producidos

K es el coeficiente de desgaste

W es la carga normal total

L es la distancia de deslizamiento

H es la dureza de las superficies de contacto más blandas.

La K se obtiene a partir de resultados experimentales y depende de varios parámetros, entre ellos la calidad de la superficie, la afinidad química entre los materiales de dos superficies, el proceso de dureza de la superficie, la transferencia de calor entre dos superficies y otros.

Resistencia a la abrasión

La resistencia de los materiales y las estructuras a la abrasión se puede medir mediante diversos métodos de prueba . ^[2] Estos suelen utilizar un abrasivo específico u otros medios controlados de abrasión. En las condiciones de la prueba, los resultados se pueden informar o se pueden comparar con elementos sometidos a pruebas similares.

Estas mediciones estandarizadas pueden producir dos cantidades: la tasa de abrasión y la tasa de abrasión normalizada (también llamada índice de resistencia a la abrasión ). La primera es la cantidad de masa perdida por cada 1000 ciclos de abrasión. La segunda es la relación entre la primera y la tasa de abrasión conocida para un material de referencia específico. ^[3]

Un tipo de instrumento utilizado para obtener la tasa de abrasión y la tasa de abrasión normalizada es el comprobador de abrasión por frotamiento, que se compone de un brazo mecánico , una bomba de líquido y una electrónica programable. La máquina arrastra el brazo mecánico con un cepillo adjunto (o papel de lija, esponja, etc.) sobre la superficie del material que se está probando. El operador establece un número preprogramado de pasadas para obtener un resultado repetible y controlado. La bomba de líquido puede proporcionar detergente u otros líquidos al brazo mecánico durante la prueba para simular el lavado y otros usos normales. ^[4]

El uso de lubricantes adecuados puede ayudar a controlar la abrasión en algunos casos. Algunos artículos pueden cubrirse con un material resistente a la abrasión. Controlar la causa de la abrasión es a veces una opción.

Normas

Norma ASTM

• Método de prueba ASTM B611 para la resistencia al desgaste abrasivo de carburos cementados ^[5]
• Método de prueba estándar ASTM C131 para la resistencia a la degradación de agregados gruesos de tamaño pequeño por abrasión e impacto en la máquina de Los Ángeles ^[6]
• Métodos de prueba estándar ASTM C448 para la resistencia a la abrasión de esmaltes de porcelana
• Método de prueba estándar ASTM C535 para la resistencia a la degradación de agregados gruesos de gran tamaño por abrasión e impacto en la máquina de Los Ángeles ^[7]
• Método de prueba estándar ASTM C944 para la resistencia a la abrasión de superficies de hormigón o mortero mediante el método de corte giratorio
• Método de prueba estándar ASTM C1027 para determinar la resistencia a la abrasión visible de baldosas de cerámica esmaltada
• Método de prueba estándar ASTM C1353 para la resistencia a la abrasión de piedra dimensional sometida a tránsito peatonal utilizando una plataforma giratoria y un abrasivo de doble cabezal
• Métodos de prueba estándar ASTM D968 para la resistencia a la abrasión de recubrimientos orgánicos por caída de abrasivos
• Método de prueba estándar ASTM D1630 para la propiedad del caucho: resistencia a la abrasión (abrasivo para calzado) ^[8]
• Método de prueba estándar ASTM D2228 para la propiedad del caucho: resistencia relativa a la abrasión mediante el método Pico Abrader ^[9]
• Método de prueba estándar ASTM D3389 para la resistencia a la abrasión de telas revestidas (abrasivo de plataforma rotativa) ^[10]
• Método de prueba estándar ASTM D4060 para la resistencia a la abrasión de recubrimientos orgánicos mediante el abrasivo Taber ^[11]
• ASTM D4158 Guía estándar para la resistencia a la abrasión de tejidos textiles], ^[12]
• Método de prueba estándar ASTM D4966 para la resistencia a la abrasión de tejidos textiles
• Método de prueba estándar ASTM D5181 para la resistencia a la abrasión de material impreso por el probador de abrasión integral GA-CAT
• ASTM D5264 Práctica estándar para la resistencia a la abrasión de materiales impresos por el probador de frotamiento Sutherland ^[13]
• Método de prueba estándar ASTM D5963 para propiedades del caucho: resistencia a la abrasión (abrasivo de tambor rotatorio) ^[14]
• Método de prueba estándar ASTM D6279 para determinar la resistencia a la abrasión por frotamiento de recubrimientos de alto brillo
• Método de prueba estándar ASTM D7428 para la resistencia de agregados finos a la degradación por abrasión en el aparato Micro-Deval
• ASTM F1486 Práctica estándar para la determinación de la resistencia a la abrasión y a las manchas de imágenes producidas a partir de productos de oficina
• Método de prueba estándar ASTM F1978 para medir la resistencia a la abrasión de recubrimientos metálicos por pulverización térmica utilizando el abrasivo Taber ^[15]
• Método de prueba estándar ASTM G56 para la abrasividad de cintas de impresora de tela impregnadas con tinta y otros materiales de banda ^[16]
• Método de prueba estándar ASTM G65 para medir la abrasión utilizando el aparato de rueda de caucho/arena seca ^[17]
• Método de prueba estándar ASTM G75 para la determinación de la abrasividad de la lechada (número de Miller) y la respuesta de los materiales a la abrasión de la lechada (número SAR) ^[18]
• Método de prueba estándar ASTM G81 para la prueba de abrasión por ranurado de trituradoras de mandíbula ^[19]
• Método de prueba estándar ASTM G99 para pruebas de desgaste con un aparato de pasador sobre disco ^[20]
• Método de prueba estándar ASTM G105 para realizar pruebas de abrasión con ruedas de caucho y arena húmeda ^[21]
• Método de prueba estándar ASTM G132 para pruebas de abrasión de pasadores ^[22]
• Método de prueba estándar ASTM G171 para dureza al rayado de materiales utilizando una aguja de diamante ^[23]
• Método de prueba estándar ASTM G174 para medir la resistencia a la abrasión de materiales mediante contacto con bucle abrasivo ^[24]

ESTRUENDO

• DIN 53516 Ensayos de caucho y elastómeros; determinación de la resistencia a la abrasión ^[9]

YO ASI

• ISO 4649 Caucho vulcanizado o termoplástico. Determinación de la resistencia a la abrasión utilizando un dispositivo de tambor cilíndrico giratorio ^[25]
• ISO 9352 Plásticos – Determinación de la resistencia al desgaste por muelas abrasivas ^[26]
• ISO 28080 Metales duros - Ensayos de abrasión para metales duros ^[27]
• ISO 23794 Caucho vulcanizado o termoplástico. Ensayos de abrasión. Orientación ^[28]
• ISO 21988:2006 Fundiciones resistentes a la abrasión. Clasificación
• ISO 28080:2011 Metales duros. Pruebas de abrasión para metales duros.
• ISO 16282:2008 Métodos de ensayo para productos refractarios densos y conformados. Determinación de la resistencia a la abrasión a temperatura ambiente

Sociedad Anónima

• JIS A 1121 Método de ensayo para la resistencia a la abrasión del agregado grueso mediante el uso de la máquina de Los Ángeles ^[29]
• JIS A 1452 Método de ensayo de abrasión para materiales de construcción y partes de construcciones de edificios (método de caída de arena) ^[30]
• JIS A 1453 Método de ensayo de abrasión para materiales de construcción y partes de la construcción de edificios (método de papel abrasivo) ^[31]
• JIS A 1509-5 Métodos de ensayo para baldosas cerámicas - Parte 5: Determinación de la resistencia a la abrasión profunda para baldosas de suelo no esmaltadas ^[32]
• JIS A 1509-6 Métodos de ensayo para baldosas cerámicas - Parte 6: Determinación de la resistencia a la abrasión superficial para baldosas de suelo esmaltadas ^[33]
• JIS C 60068-2 Pruebas ambientales - Parte 2: Pruebas - Prueba Xb: Abrasión de marcas y letras causada por el roce de los dedos y las manos ^[34]
• JIS H 8682-1 Métodos de ensayo para la resistencia a la abrasión de recubrimientos de óxido anódico en aluminio y aleaciones de aluminio. Parte 1: Ensayo de desgaste de ruedas ^[35]
• JIS H 8682-2 Métodos de ensayo para la resistencia a la abrasión de recubrimientos de óxido anódico en aluminio y aleaciones de aluminio. Parte 2: Ensayo de chorro abrasivo ^[36]
• JIS H 8682-3 Métodos de ensayo para la resistencia a la abrasión de recubrimientos de óxido anódico sobre aluminio y aleaciones de aluminio. Parte 3: Ensayo de resistencia a la abrasión por caída de arena ^[37]
• JIS K 5600-5-8 Métodos de ensayo para pinturas - Parte 5: Propiedades mecánicas de la película - Sección 8: Resistencia a la abrasión (Método de rueda giratoria cubierta con papel abrasivo) ^[38]
• JIS K 7204 Plásticos - Determinación de la resistencia al desgaste por ruedas abrasivas ^[39]

Véase también

• Abrasión (geología)  – Proceso de erosión
• Abrasivo  – Material rugoso que se utiliza para dar forma o terminar objetos mediante fricción.
• Chorro abrasivo  – Método de marcar o limpiar una superficiePages displaying short descriptions of redirect targets
• Ecuación de Archard  : modelo utilizado para describir el desgaste
• Erosión  : Procesos naturales que eliminan el suelo y las rocas.
• Desgaste  : daño, eliminación gradual o deformación del material en superficies sólidas.

Referencias

1. Archard, JF (1 de agosto de 1953). "Contacto y frotamiento de superficies planas". Revista de Física Aplicada . 24 (8): 981–988. doi :10.1063/1.1721448. ISSN  0021-8979.
2. "Métodos de abrasión disponibles en ARDL". Archivado desde el original el 20 de enero de 2013. Consultado el 20 de octubre de 2012 .
3. S. Grynko, "Propiedades de los materiales explicadas" (2012), ISBN 1-4700-7991-7 , pág. 2. 
4. "Abrasion Scrub Tester para comprobar la resistencia a la abrasión de superficies revestidas". www.byk.com . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
5. "ASTM B611 - 13 Método de prueba estándar para determinar la resistencia a la abrasión por alta tensión de materiales duros". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
6. "ASTM C131 / C131M - 14 Método de prueba estándar para la resistencia a la degradación de agregados gruesos de tamaño pequeño por abrasión e impacto en la máquina de Los Ángeles". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
7. "Método de prueba estándar ASTM C535 - 16 para determinar la resistencia a la degradación de agregados gruesos de gran tamaño por abrasión e impacto en la máquina de Los Ángeles". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
8. "ASTM D1630 - 16 Método de prueba estándar para la propiedad del caucho: resistencia a la abrasión (abrasivo para calzado)" www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
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10. "ASTM D3389 - 16 Método de prueba estándar para la resistencia a la abrasión de telas revestidas (abrasivo de plataforma rotativa)" www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
11. "ASTM D4060 - 14 Método de prueba estándar para la resistencia a la abrasión de recubrimientos orgánicos por el abrasivo Taber". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
12. "ASTM D4158 - 08(2016) Guía estándar para la resistencia a la abrasión de tejidos textiles (abrasión uniforme)". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
13. "ASTM D5264 - 98(2011) Práctica estándar para la resistencia a la abrasión de materiales impresos por el probador de frotamiento Sutherland". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
14. "ASTM D5963 - 04(2015) Método de prueba estándar para propiedades del caucho: resistencia a la abrasión (abrasivo de tambor rotatorio)". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
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16. "Método de prueba estándar ASTM G56 para determinar la abrasividad de cintas de impresora de tela impregnadas de tinta y otros materiales de banda". astm.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
17. "Método de prueba estándar ASTM G65 - 16 para medir la abrasión utilizando el aparato de rueda de caucho/arena seca". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
18. "Método de prueba estándar ASTM G75 - 15 para la determinación de la abrasividad de la lechada (número de Miller) y la respuesta de los materiales a la abrasión de la lechada (número SAR)". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
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20. "Método de prueba estándar ASTM G99-17 para pruebas de desgaste con un aparato de pasador sobre disco". Archivado desde el original el 13 de abril de 2016.
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Lectura adicional

• “Procesos de desgaste en la fabricación”, Badahur y Magee, ASTM STP 1362, 1999