Influencia del tamaño de partícula de

carburo de tungsteno sobre el

desgaste abrasivo de la cobertura

mediante soldadura CARBITECMC

Ing. Lozano Anampa Leigton Paul

1. REALIDAD PROBLEMÁTICA

• PBI se incrementaría en 6,9% en el 2013.

• En minería se usan equipos sometidos a desgaste.

• La abrasión es el tipo de desgaste que mas preocupa.

• La soldadura de recubrimiento se usa para disminuir el desgaste

• CARBITECMC es uno de los procesos de soldadura de recubrimiento.

I. INTRODUCCIÓN

2. ANTECEDENTES

• León, Gutiérrez y Toro: Estudio comparativo de recubrimientos anti desgaste al alto Cr y alto W.

I. INTRODUCCIÓN

N° Recubrimiento Microestructura Desgaste (g)

1 Citodur v 1000 Martensita + M3C7 0,2924

2 Ultimium 112 Martensita + MC +M6C 0,1779

1) 2)

• Cotrina y Miñano: Comparación de desgaste en cubrimientos aplicados a puntas de cargador frontal 994D.

• Sakihama y Fosca: Recubrimientos para minería.

I. INTRODUCCIÓN

Recubrimiento Microestructura Dureza (HRC) Desgaste (g)

Peor Martensita 59,7 2,8283

Mejor Martensita + MC +M6C 67,7 0,1095

¿Cómo influye el tamaño de partícula de carburo de tungsteno en el desgaste abrasivo de la cobertura mediante soldadura CARBITECMC?

II. PROBLEMA

• Soldar probetas de acero estructural con proceso CARBITECMC, a diferente tamaño de carburo.

• Someter las probetas soldadas a desgaste abrasivo según norma ASTM G 65.

• Evaluar el desgaste abrasivo experimentado por cada una de las probetas ensayadas.

III. OBJETIVOS

A medida que aumenta el tamaño de partícula de carburo de tungsteno, aumenta el desgaste de la cobertura mediante soldadura CARBITECMC.

IV. HIPÓTESIS

1. Desgaste: Deterioro superficial de un cuerpo solido debido a la perdida de material desde ella.

2. Desgaste abrasivo: Perdida de material debido a partículas o protuberancias duras que son pulsadas y se mueven a lo largo de la superficie afectada.

• Tipos de contacto.

• Medio ambientes de contacto.

V. MARCO TEÓRICO

V. MARCO TEÓRICO

a) Mineral

en flujo libre b) Maquinado

(c) Arado

penetrando suelo

arenoso

(d)

Chancadora de

quijada

Fig. Tipos de contacto y medioambientes de contacto

3. Variables que afectan al desgaste abrasivo

• Dureza de abrasivo y superficie abrasionada.

• Velocidad de contacto.

• Tenacidad de abrasivo.

• Morfología de abrasivo.

• Microestructura de material abrasionado.

• Humedad relativa.

• Temperatura.

• Efectos corrosivos.

V. MARCO TEÓRICO

Efecto de la dureza

Ecuación de Archard:

𝑊 = 𝑘3𝐿𝑑

𝐻

Donde:

W= volumen de material removido.

L = carga de identación.

D = distancia deslizada.

H = dureza superficial del material.

K3 = factor de proporcionalidad.

V. MARCO TEÓRICO

V. MARCO TEÓRICO

Resis

ten

cia

rela

tiva a

l d

esg

aste

Dureza

Soviética AISI

Fig. Resistencia al desgaste versus dureza para metales puros y aleaciones. Khrushchov

V. MARCO TEÓRICO

Des

gast

e a

bra

sivo

Dureza de material/dureza de abrasivo

Fig. Efecto de la dureza del abrasivo, relativo a la dureza del material, sobre el desgaste abrasivo

V. MARCO TEÓRICO

Mineral

Martensita

Austenita

Perlita

Ferrita

Diamante

Corindón

Topacio

Apatita

Fluorita

Dureza Microconstituyente

[(M,Cr)7C3]

Fe3C

VC

TiC

SiC

WC

Sílice

Microestructura de material abrasionado

Materiales con precipitados en su microestructura resisten mas a la abrasión. Pero la empeoran:

• Precipitados muy grandes en relación al abrasivo.

• Precipitados muy pequeños.

4. Tamaño de partícula

Es la longitud de abertura de malla por la que pasarían sin problemas todas las partículas de un agregado. Se puede expresar con el índice de finura AFS.

V. MARCO TEÓRICO

5. Proceso CARBITECMC

Variante de proceso GMAW.

Se añade carburo solido al baño metálico.

V. MARCO TEÓRICO

Fig. Estructura del depósito CARBITECMC.

1. Material de estudio

VI. ASPECTO METODOLÓGICO

Fig. Coberturas metálicas obtenidas por soldadura CARBITECMC sobre un acero estructural ASTM 36, con alambre de 1,6 mm Postalloy 98 WC y carburo de tungsteno.

2. Equipos e instrumentos

VI. ASPECTO METODOLÓGICO

3. Procedimiento

VI. ASPECTO METODOLÓGICO

1)

2)

3)

4)

VI. ASPECTO METODOLÓGICO

VII. RESULTADOS Y DISCUSION

Desgaste abrasivo de coberturas metálicas soldadas a diferente tamaño de partícula de carburo de tungsteno.

VII. RESULTADOS Y DISCUSION

Análisis de varianza

VII. RESULTADOS Y DISCUSION

Desgaste abrasivo promedio

VII. RESULTADOS Y DISCUSION

0

10

20

30

40

50

60

70

80

F M G

De

sgas

te a

bra

sivo

, mm

3

Tamaño de partícula de carburo de tungsteno

Fig. Desgaste abrasivo promedio de coberturas en función al tamaño de partícula de carburo de tungsteno.

VII. RESULTADOS Y DISCUSION F M

G

VII. RESULTADOS Y DISCUSION

0

10

20

30

40

50

60

70

F M G

De

sg

as

te a

bra

siv

o,

mm

3

Tamaño de partícula de carburo de tungsteno

G M F

VII. RESULTADOS Y DISCUSION

Mineral

Martensita

Austenita

Perlita

Ferrita

Diamante

Corindón

Topacio

Apatita

Fluorita

Dureza Microconstituyente

[(M,Cr)7C3]

Fe3C

VC

TiC

SiC

WC

Sílice

𝑊 = 𝑘3𝐿𝑑

𝐻

Des

gast

e a

bra

sivo

Dureza de material /dureza de abrasivo

El tamaño de partícula de carburo de tungsteno no tiene un efecto significativo en el desgaste abrasivo.

El desgaste varia con la proporción de matriz expuesta al desgaste.

Mayor desgaste en matriz por tener menor dureza. Para probetas con distribución homogénea de carburo el

desgaste fue: • Fino: 22,4842 mm3. • Mediano: 49,5437 mm3. • Grueso: 61,7871 mm3.

VIII. CONCLUSIONES

• Soldar sobre platinas largas.

• Realizar dos pasadas de soldeo.

• Alimentadores de carburo que provean distribución homogénea de grano en el deposito.

• Usar arena limpia.

• Pesado inmediato de probetas.

IX. RECOMENDACIONES