RESISTENCIA A LA ABRASIÓN 2011

PRACTICA

RESISTENCIA AL DESBASTE DE DISCOS ABRASIVOS

I. RESUMEN:En esta práctica vamos a medir la resistencia al desbaste o corte que oponen algunos materiales comunes tales como: mayólica, metal, madera y plástico de alta densidad, y empleamos la medida del tiempo para poder comparar la resistencia a la abrasión y corte. Como sabemos estos materiales tienen diferentes durezas, para la cual se va utilizar una esmeriladora con discos abrasivos.

II. OBJETIVOS: Poder comparar las resistencias a la abrasión o corte de estos materiales. Entender la importancia de realizar pruebas de abrasión.

III. MARCO TEORICO:Muchas partes, como por ejemplo levas, rodamientos de bolas y rodillos, pistones,

válvulas, cilindros, engranajes, herramientas de corte y matrices, así como componentes de precisión de instrumentos, requieren de una gran exactitud dimensional y un acabado superficial muy fino. Además generalmente las características del material hacen que no puedan cumplirse estos requisitos con los medios básicos de fabricación.

En la figura siguiente se muestra un esquema de los factores que justifican un tratamiento posterior de superficies, donde se observan las irregularidades comunes de los procesos básicos de conformado.

Figura 1. Esquema de la textura superficial de un material y su rugosidad.

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ABRASIVOS:Un abrasivo es una partícula dura, pequeña y no metálica y que tiene aristas agudas y forma irregular, a diferencia de las herramientas de corte comunes. Los abrasivos son capaces de remover pequeñas cantidades de material de una superficie mediante un proceso de corte que produce virutas diminutas. Por lo tanto, permite remover pequeñas cantidades de material y lograr exactitudes dimensionales superiores.

Entre los abrasivos aglomerados que usamos en la vida cotidiana se encuentran las piedras, o muelas de esmeril para afilar cuchillos, o las lijas para alisar superficies y aristas agudas.

Por ser duros, los abrasivos se utilizan también en procesos de acabado para partes muy duras o con tratamiento térmico, por ejemplo, para dar forma a materiales no metálicos tales como cerámicos y vidrios, para quitar salpicaduras y cordones de soldadura, cortar tramos de perfiles estructurales y barras, mampostería y concreto, y para limpiar paredes con chorro de agua o aire que contenga partículas abrasivas.

Además de la dureza, una característica importante es la friabilidad, que es la facilidad con que los granos abrasivos se fracturan (se rompen) y forman piezas más pequeñas.Esta propiedad es la base de las características de autoafilamiento de los abrasivos, esencial para mantener la abrasividad durante su uso. Una gran friabilidad indica baja resistencia mecánica o a la fractura del abrasivo, por lo que un grano de abrasivo muy friable se fragmenta con mucha más rapidez durante los procesos de rectificado que uno poco friable. Por ejemplo: el óxido de aluminio es más friable que el carburo de silicio.

Los abrasivos utilizados con mayor frecuencia en los procesos de manufactura son:Abrasivos convencionales

a. Óxido de Aluminio (Al2O3) b. Carburo de silicio (SiC)

Superabrasivos c. Nitruro de boro cúbico (cBN) d. Diamante

Estos abrasivos son mucho más duros que los materiales convencionales de las herramientas de corte.

Además, existen los abrasivos naturales, que son los que se encuentran en la naturaleza, como por ejemplo: el esmeril, corindón (alúmina), el cuarzo, granate y diamante. Estos abrasivos naturales contienen en general cantidades desconocidas de impurezas y sus propiedades no son uniformes y por lo tanto, no aportan un comportamiento confiable ni consistente. Por ello, los abrasivos más utilizados son los que se producen en forma sintética.

Para lograr el trabajo mancomunado de todos los granos de modo de lograr rapideces altas de remoción, los granos se aglomeran conformando lo que se llama piedras abrasivas, piedras de rectificar, de esmeril o muela.

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Las piedras se mantienen unidas mediante un aglomerante que funciona como poste o liga de soporte entre los granos. En los abrasivos aglomerados es esencial la porosidad, para tener huecos para las virutas que se producen, y para ayudar al enfriamiento; de otro modo, las virutas interferirían en el proceso de rectificado. Es imposible utilizar una piedra abrasiva que no tenga porosidad, que esté totalmente densa o maciza.Las figuras 7a y 7b muestran las piedras de uso más común para abrasivos convencionales y para superabrasivos. Como estos últimos tienen un costo muy elevado.

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Figura 8.Ejemplo de designación de un abrasivo aglomerado

El grado es una medida de la resistencia del adhesivo; incluye tanto el tipo como la cantidad de aglomerante en la piedra.La estructura es una medida de la porosidad. La estructura de las piedras varía desde densa hasta abierta.

El rectificado es un proceso de remoción de virutas que utiliza un grano abrasivo individual como herramienta de corte. Las principales diferencias entre las acciones de grano y de herramienta de una punta son las siguientes:

1. Los granos abrasivos individuales tienen formas irregulares y están a distancias aleatorias en la periferia de la piedra.2. El ángulo promedio de ataque de los granos es muy negativo, como por ejemplo – 60º o menos, lo que hace que las virutas del material sufran una deformación mayor que en los otros procesos de corte.3. Las posiciones radiales de los granos varían.4. Las velocidades de corte son, en general, muy altas, del orden de 30 m/s.

Conocer las fuerzas que actúan sobre el rectificado es importante por muchas razones: (1) para estimar los requerimientos de potencia, (2) para diseñar las rectificadoras, (3) para conocer las flexiones que puede experimentar la pieza y la rectificadora, y (4) para el diseño de los soportes y sujetadores de pieza. A su vez, conocer las deformaciones es muy importante para lograr la exactitud dimensional del proceso.

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Figura 10.Parámetros del proceso de rectificado.

IV. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS:

Materiales Madera Metal Polímero

Equipos Esmeril

Fig. N°1. Esmeril utilizado para el ensayo de ensayo Instrumentos Regla milimetrada, sensibilidad /-1 y escuadra. Cámara fotográfica

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Fig.N°3. Reglas y escuadra para determinar me medidas iníciales y finales de las probetas.

Esmeriladora Plástico Vara de madera Vara de metal Mayólica

V. RESULTADOS Y DISCUSIONES:

Cuadro 1. Ficha técnica de las ruedas.Rueda A Rueda B

W570g

W600g

D 15 cm D 15 cme 1.7 cm e 1.7 cmF 36N F 80NV 35m/s V 35m/s

Dimensiones 150x16x2.7 Dimensiones 150x16x2.7

Cuadro 2. Pesos de los materiales utilizados.

 

MADERA

METAL

POLIMERO

W1 15 40 5W2 13 36 4

Cuadro 3. Tiempos empleados en la práctica de los materiales.

 

MADERA

METAL

POLIMERO

sacar fil

2.10s 5min 23s

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ofract

ura 52.98s

2.58min 20.95 seg

piedra liviana

1min 54 s

7min 46 s 34 s

Cuadro 4. Esfuerzo de corte por unidad de superficie de materiales.MATERIA

Ls

[N

s

[N

2E t t

[N

G [NAcero

0,1%C1,4 3,7 2,2 1,1 3,4 8 x

1Bronce de Sn

1,3 4 2 1,2 3,6 8,2 x 17Madera de

pinocomp

71736

1 26

La ley que gobierna la deformación por esfuerzo de corte o deslizamientode una pieza en forma de paralelepípedo es τ = γ G donde =F/S es el esfuerzo de corte por

unidad de superficie resistente desarrollado sobre las caras

como podemos observar en el cuadro 4, nos dice que el de mayor resistencia de corte por unidad de superficie es el metal, y el de menor es el plástico con un valor de 12x10 6

N/m2 y también se pudo comprobar esto en el cuadro 3, cuando se comparo las resistencias de los materiales con el tiempo en que duran según si son se saco punta, desgaste y a la rotura ( quiebre); donde también se comprobó que el metal tiene un mayor tiempo de duración en comparación con los demás.

VI. CONCLUSIONES:

Al comparar se comprobó que el metal tiene una resistencia mayor que los demás materiales y el de menor resistencia fue el plástico.

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Pérez M. 1998. Operaciones de maquinado y acabado con abrasivos. Instituto Balseiro.Disponible en:http://www.ib.cnea.gov.ar/~mater2/MATERIALESII/OperMaqAcaAbra.pdf

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http://xa.yimg.com/kq/groups/20309103/654036456/name/ACCIDENTE+ESMERIL.pdf

ANEXOS

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