El Brinelling / ˈb r ɪ n ə l ɪ ŋ / es la hendidura permanente de una superficie dura. Recibe su nombre de la escala de dureza Brinell , en la que se empuja una bola pequeña contra una superficie dura con un nivel de fuerza preestablecido, y la profundidad y el diámetro de la marca indican la dureza Brinell de la superficie. El Brinelling es una deformación plástica permanente de una superficie y generalmente ocurre cuando dos superficies en contacto están estacionarias (como elementos rodantes y la pista de rodadura de un rodamiento) y se ha excedido el límite elástico del material.
El efecto Brinelling no es deseable, ya que las piezas suelen acoplarse con otras piezas que están muy próximas entre sí. Las hendiduras muy pequeñas pueden provocar rápidamente un funcionamiento incorrecto, como vibraciones o vibraciones excesivas, lo que a su vez puede acelerar otras formas de desgaste , como el desconchado y , en última instancia, la falla del cojinete.
El efecto Brinell es una falla de la superficie del material causada por una tensión de contacto de Hertz que excede el límite del material. Generalmente ocurre en situaciones en las que una fuerza de carga significativa se distribuye sobre un área de superficie relativamente pequeña. El efecto Brinell suele ser el resultado de una carga de impacto pesada o repetida, ya sea mientras está detenido o durante la rotación, aunque también puede ser causado por una sola aplicación de una fuerza mayor que el límite del material.
El efecto Brinell puede ser causado por una carga pesada que reposa sobre un cojinete estacionario durante un período prolongado de tiempo. El resultado es una abolladura permanente o "marca Brinell". Las marcas Brinell a menudo aparecerán en patrones espaciados uniformemente a lo largo de las pistas del cojinete , asemejándose a los elementos primarios del cojinete, como filas de líneas dentadas para cojinetes de agujas o de rodillos o hendiduras redondeadas en cojinetes de bolas . Es una causa común de fallas en cojinetes de rodillos y pérdida de precarga en uniones atornilladas cuando no se utiliza una arandela endurecida. [1] Por ejemplo, el efecto Brinell ocurre en las ruedas giratorias cuando los cojinetes de bolas dentro del cabezal giratorio producen ranuras en la tapa dura, degradando así el rendimiento al aumentar la fuerza de giro requerida.
Los ingenieros pueden utilizar la dureza Brinell de los materiales en sus cálculos para evitar este modo de falla. La clasificación de carga estática de un rodamiento de elementos rodantes se define para evitar este tipo de falla. Aumentar el número de elementos puede proporcionar una mejor distribución de la carga, por lo que los rodamientos diseñados para una gran carga pueden tener muchas bolas o usar agujas en su lugar. Esto disminuye las posibilidades de que se produzca Brinelling, pero aumenta la fricción y otros factores. Sin embargo, aunque los rodamientos de rodillos y bolas funcionan bien para cargas radiales y axiales, a menudo son propensos a sufrir Brinelling cuando se experimentan cargas de impacto muy altas, cargas laterales o vibraciones. Los rodamientos Babbitt o los bujes de bronce se utilizan a menudo en lugar de los rodamientos de rodillos en aplicaciones donde existen tales cargas, como en cigüeñales de automóviles o poleas , para disminuir la posibilidad de que se produzca Brinelling al distribuir la fuerza sobre una superficie muy grande.
Una causa común de formación de marcas Brinell es el uso de procedimientos de instalación inadecuados. La formación de marcas Brinell suele producirse al presionar cojinetes en orificios o sobre ejes. Por lo general, se debe tener cuidado para garantizar que se aplique presión en la pista de rodamiento adecuada para evitar transferir la presión de una pista a la otra a través de las bolas o rodillos. Si se aplica fuerza de presión en la pista incorrecta, se puede producir formación de marcas Brinell en una o ambas pistas. El acto de presionar o sujetar también puede dejar marcas Brinell, especialmente si la prensa o el torno tiene mordazas dentadas o superficies rugosas. Las placas de prensado planas se utilizan a menudo en el prensado de cojinetes, mientras que las cubiertas de mordazas de cobre blando, latón o aluminio se utilizan a menudo en los tornos para ayudar a evitar que las marcas Brinell se introduzcan a la fuerza en la pieza de trabajo. [2]
Un tipo de daño de aspecto similar se denomina falso brinelling y es causado por el desgaste por rozamiento . El desgaste por rozamiento ocurre cuando se desarrollan marcas de desgaste localizadas en patrones espaciados uniformemente, con partes elevadas o sin desgaste en el medio, como los trastes de una guitarra. El falso brinelling ocurre en dos tipos: estacionario y por precesión.
El efecto Brinell estacionario se produce sin que haya movimiento de rotación en el rodamiento. Esto ocurre cuando los cuerpos en contacto vibran entre sí en presencia de cargas muy pequeñas, lo que empuja el lubricante fuera del área de la superficie de contacto, todo mientras que el conjunto del rodamiento no se puede mover lo suficiente (o rotar lo suficiente) para redistribuir el lubricante desplazado. El resultado es una superficie finamente pulida que se asemeja a una marca Brinell, pero que no ha deformado permanentemente ninguna de las superficies de contacto. Este tipo de efecto Brinell suele ocurrir en los rodamientos durante el transporte, entre el momento de la fabricación y la instalación. Las superficies pulidas a menudo se confunden con efecto Brinell, aunque no existe ningún daño real en el rodamiento. El efecto Brinell desaparecerá después de un breve período de rodaje de funcionamiento. [1]
El desgaste por fricción también puede ocurrir durante el funcionamiento, causando hendiduras profundas. Esto ocurre cuando se forman pequeñas vibraciones en el eje giratorio y se sincronizan armónicamente con la velocidad de rotación, lo que provoca oscilaciones circulares en el eje. La oscilación hace que el eje se mueva en precesión , y la sincronización de la velocidad de rotación hace que las bolas o rodillos entren en contacto con las pistas solo cuando están en posiciones similares. Esto forma marcas de desgaste causadas por el contacto con los cojinetes y las pistas en áreas específicas, pero no en otras, dejando un patrón de desgaste desigual que puede llegar a ser bastante profundo antes de que se produzca la falla, similar al Brinelling. Sin embargo, las marcas suelen ser demasiado anchas, debido al movimiento del cojinete, y no coinciden exactamente con la forma de los elementos rodantes, y por lo tanto, este tipo de desgaste se puede diferenciar del Brinelling verdadero. [1]