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 raspar, rayar, desgastar, estropear o frotar. Puede imponerse intencionalmente en un proceso controlado utilizando un abrasivo . La abrasión puede ser un efecto indeseable de la exposición al uso normal o a la exposición a los elementos.

En forma de piedra

Los artistas antiguos, que trabajaban en piedra, utilizaban la abrasión para crear esculturas. El artista seleccionó piedras densas como carbonita y esmeril y las frotó consistentemente contra piedras comparativamente más blandas como piedra caliza y granito. El artista utilizó diferentes tamaños y formas de abrasivos, o los giró de diversas maneras mientras se frotaban, para crear efectos en la superficie de la piedra más blanda. Se vertió 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 eternas obras de arte en piedra.

Modelos

La ecuación de Archard es un modelo simple que se utiliza para describir el desgaste por deslizamiento y se basa en la teoría del contacto de asperidad . ^[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 suaves.

K se obtiene a partir de resultados experimentales y depende de varios parámetros. Entre ellos se encuentran la calidad de la superficie, la afinidad química entre el material 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 materiales y 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. Bajo las condiciones de la prueba, los resultados pueden informarse o compararse con elementos sometidos a pruebas similares.

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

Un tipo de instrumento utilizado para obtener la tasa de abrasión y la tasa de abrasión normalizada es el probador de abrasión, que se compone de un brazo mecánico , una bomba de líquido y componentes electrónicos programables. 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 las pruebas 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 se pueden cubrir con un material resistente a la abrasión. A veces, controlar la causa de la abrasión es una opción.

Estándares

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 concreto o mortero mediante el método de corte giratorio
• Método de prueba estándar ASTM C1027 para determinar la resistencia a la abrasión visible de baldosas cerámicas esmaltadas
• Método de prueba estándar ASTM C1353 para la resistencia a la abrasión de piedras dimensionales sometidas a tránsito peatonal utilizando una plataforma giratoria, abrasador de doble cabezal
• Métodos de prueba estándar ASTM D968 para la resistencia a la abrasión de recubrimientos orgánicos por caída de abrasivo
• Método de prueba estándar ASTM D1630 para la propiedad del caucho: resistencia a la abrasión (abrasador de 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 resistencia a la abrasión de telas recubiertas (abrasador de plataforma giratoria) ^[10]
• Método de prueba estándar ASTM D4060 para la resistencia a la abrasión de recubrimientos orgánicos mediante el Taber Abraser ^[11]
• Guía estándar ASTM D4158 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 mediante el probador de abrasión integral GA-CAT
• Práctica estándar ASTM D5264 para la resistencia a la abrasión de materiales impresos mediante el probador de frotamiento Sutherland ^[13]
• Método de prueba estándar ASTM D5963 para la propiedad del caucho: resistencia a la abrasión (abrasador de tambor giratorio) ^[14]
• Método de prueba estándar ASTM D6279 para la resistencia al deterioro por abrasión por frotamiento de recubrimientos de alto brillo
• Método de prueba estándar ASTM D7428 para la resistencia del agregado fino a la degradación por abrasión en el aparato Micro-Deval
• Práctica estándar ASTM F1486 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 mediante el uso del Taber Abraser ^[15]
• Método de prueba estándar ASTM G56 para la abrasividad de cintas de impresora de tela impregnadas de tinta y otros materiales en 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 mandíbulas ^[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 de ruedas de caucho/arena húmeda ^[21]
• Método de prueba estándar ASTM G132 para pruebas de abrasión de pasadores ^[22]
• Método de prueba estándar ASTM G171 para la 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 de 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 mediante 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 - Pruebas de abrasión - Orientación ^[28]
• ISO 21988:2006 Fundición resistente a la abrasión. Clasificación
• ISO 28080:2011 Metales duros. Pruebas de abrasión para metales duros.
• ISO 16282:2008 Métodos de prueba para productos refractarios de formas densas. Determinación de la resistencia a la abrasión a temperatura ambiente.

JSA

• JIS A 1121 Método de prueba de resistencia a la abrasión de agregado grueso mediante el uso de la máquina de Los Ángeles ^[29]
• JIS A 1452 Método de prueba de abrasión para materiales de construcción y parte de la construcción (método de caída de arena) ^[30]
• JIS A 1453 Método de prueba de abrasión para materiales de construcción y parte de la construcción de edificios (método del papel abrasivo) ^[31]
• JIS A 1509-5 Métodos de prueba para baldosas cerámicas - Parte 5: Determinación de la resistencia a la abrasión profunda para baldosas sin esmaltar ^[32]
• JIS A 1509-6 Métodos de prueba para baldosas cerámicas - Parte 6: Determinación de la resistencia a la abrasión superficial de baldosas esmaltadas ^[33]
• JIS C 60068-2 Pruebas ambientales - Parte 2: Pruebas - Prueba Xb: Abrasión de marcas y letras causada por el roce de dedos y manos ^[34]
• JIS H 8682-1 Métodos de prueba para la resistencia a la abrasión de recubrimientos de óxido anódico en aluminio y aleaciones de aluminio. Parte 1: Prueba de desgaste de ruedas ^[35]
• JIS H 8682-2 Métodos de prueba para la resistencia a la abrasión de recubrimientos de óxido anódico sobre aluminio y aleaciones de aluminio. Parte 2: Prueba de chorro abrasivo ^[36]
• JIS H 8682-3 Métodos de prueba para la resistencia a la abrasión de recubrimientos de óxido anódico sobre aluminio y aleaciones de aluminio. Parte 3: Prueba de resistencia a la abrasión por caída de arena ^[37]
• JIS K 5600-5-8 Métodos de prueba para pinturas - Parte 5: Propiedad mecánica 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 de muelas abrasivas ^[39]

Ver también

• Abrasión (geología)
• Abrasivo
• Limpieza abrasiva
• Ecuación de Archard
• Erosión
• Tener puesto

Referencias

1. Archard, JF (1 de agosto de 1953). "Contacto y roce 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, "Explicación de las propiedades de los materiales" (2012), ISBN 1-4700-7991-7 , p. 2. 
4. "Abrasion Scrub Tester para probar la resistencia a la abrasión de superficies revestidas". www.byk.com . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
5. "ASTM B611 - Método de prueba estándar 13 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. "ASTM C535 - 16 Método de prueba estándar para 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 (abrasador de calzado)". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
9. "Métodos de abrasión disponibles en ARDL". 20 de enero de 2013. Archivado desde el original el 20 de enero de 2013 . Consultado el 18 de mayo de 2017 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: bot: estado de la URL original desconocido ( enlace )
10. "ASTM D3389 - 16 Método de prueba estándar para la resistencia a la abrasión de tejidos recubiertos (abrasador de plataforma giratoria)". 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 mediante el Taber Abraser". 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 mediante 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 la propiedad del caucho: resistencia a la abrasión (librador de tambor giratorio)". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
15. "ASTM F1978 - 18 Método de prueba estándar para medir la resistencia a la abrasión de recubrimientos metálicos por pulverización térmica mediante el uso del Taber Abraser". Archivado desde el original el 19 de agosto de 2012.
16. "Método de prueba estándar ASTM G56 para la abrasividad de cintas de impresora de tela impregnadas de tinta y otros materiales web". astm.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
17. "ASTM G65 - 16 Método de prueba estándar para medir la abrasión utilizando el aparato de rueda de caucho/arena seca". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
18. "ASTM G75 - Método de prueba estándar 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 .
19. "ASTM G81 - 97a (2013) Método de prueba estándar para la prueba de abrasión por ranurado de trituradoras de mandíbulas". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
20. "ASTM G99 - 17 Método de prueba estándar para pruebas de desgaste con un aparato de pasador sobre disco". Archivado desde el original el 13 de abril de 2016.
21. "ASTM G105 - 16 Método de prueba estándar para realizar pruebas de abrasión de ruedas de caucho/arena húmeda". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
22. "ASTM G132 - 96 (2013) Método de prueba estándar para pruebas de abrasión de pasadores". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
23. "ASTM G171 - 03(2009)e2 Método de prueba estándar para la dureza al rayado de materiales utilizando un lápiz de diamante". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
24. "ASTM G174 - 04 (2009) e1 Método de prueba estándar para medir la resistencia a la abrasión de materiales mediante contacto de bucle abrasivo". www.ASTM.org . Consultado el 18 de mayo de 2017 .
25. "Alcance de la acreditación según ISO/IEC 17025:2005" (PDF) . 21 de octubre de 2012. Archivado desde el original el 21 de octubre de 2012 . Consultado el 18 de mayo de 2017 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: bot: estado de la URL original desconocido ( enlace )
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Otras lecturas

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