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Rendimiento de la abrasión del papel de lija mediante un tribómetro

RENDIMIENTO DE LA ABRASIÓN DEL PAPEL DE LIJA

UTILIZANDO UN TRIBÓMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUCCIÓN

El papel de lija está formado por partículas abrasivas pegadas a una cara de un papel o tela. Se pueden utilizar diversos materiales abrasivos para las partículas, como granate, carburo de silicio, óxido de aluminio y diamante. El papel de lija se aplica ampliamente en diversos sectores industriales para crear acabados superficiales específicos en madera, metal y paneles de yeso. Suelen trabajar en contacto con alta presión aplicada con herramientas manuales o eléctricas.

IMPORTANCIA DE EVALUAR EL RENDIMIENTO DE LA ABRASIÓN DEL PAPEL DE LIJA

La eficacia del papel de lija suele estar determinada por su rendimiento de abrasión en diferentes condiciones. El tamaño de grano, es decir, el tamaño de las partículas abrasivas incrustadas en la lija, determina la velocidad de desgaste y el tamaño de los arañazos del material lijado. Las lijas de mayor número de grano tienen partículas más pequeñas, por lo que la velocidad de lijado es menor y el acabado de la superficie es más fino. Las lijas con el mismo número de grano pero fabricadas con materiales diferentes pueden tener comportamientos distintos en condiciones secas o húmedas. Se necesitan evaluaciones tribológicas fiables para garantizar que las lijas fabricadas tienen el comportamiento abrasivo deseado. Estas evaluaciones permiten a los usuarios comparar cuantitativamente los comportamientos de desgaste de diferentes tipos de lijas de forma controlada y supervisada, con el fin de seleccionar el mejor candidato para la aplicación prevista.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio, mostramos la capacidad del Tribómetro NANOVEA para evaluar cuantitativamente el rendimiento de la abrasión de varias muestras de papel de lija en condiciones secas y húmedas.

NANOVEA

T2000

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA

Se evaluó el coeficiente de fricción (COF) y el rendimiento de abrasión de dos tipos de lijas mediante el tribómetro NANOVEA T100. Se utilizó una bola de acero inoxidable 440 como contramaterial. Las cicatrices de desgaste de la bola se examinaron después de cada prueba de desgaste utilizando el perfilador óptico sin contacto NANOVEA 3D para garantizar mediciones precisas de la pérdida de volumen.

Tenga en cuenta que se eligió una bola de acero inoxidable 440 como contra material para crear un estudio comparativo, pero cualquier material sólido podría ser sustituido para simular una condición de aplicación diferente.

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS Y DISCUSIÓN

La FIGURA 1 muestra una comparación del COF del papel de lija 1 y 2 en condiciones ambientales secas y húmedas. El papel de lija 1, en condiciones secas, muestra un COF de 0,4 al principio de la prueba, que disminuye progresivamente y se estabiliza en 0,3. En condiciones húmedas, esta muestra presenta un COF medio inferior, de 0,27. En cambio, los resultados del COF de la muestra 2 muestran un COF en seco de 0,27 y un COF en húmedo de ~ 0,37. 

Obsérvese que la oscilación en los datos de todos los gráficos de COF fue causada por las vibraciones generadas por el movimiento de deslizamiento de la bola contra las superficies rugosas del papel de lija.

FIGURA 1: Evolución del COF durante las pruebas de desgaste.

La FIGURA 2 resume los resultados del análisis de las cicatrices de desgaste. Las cicatrices de desgaste se midieron utilizando un microscopio óptico y un perfilador óptico sin contacto NANOVEA 3D. La FIGURA 3 y la FIGURA 4 comparan las cicatrices de desgaste de las bolas SS440 desgastadas después de las pruebas de desgaste en el papel de lija 1 y 2 (condiciones húmedas y secas). Como se muestra en la FIGURA 4, el Perfilador Óptico NANOVEA captura con precisión la topografía de la superficie de las cuatro bolas y sus respectivas huellas de desgaste, que luego fueron procesadas con el software de Análisis Avanzado NANOVEA Mountains para calcular la pérdida de volumen y la tasa de desgaste. En la imagen del microscopio y del perfil de la bola se puede observar que la bola utilizada para la prueba del papel de lija 1 (en seco) presentaba una cicatriz de desgaste aplanada más grande en comparación con las demás, con una pérdida de volumen de 0,313 mm3. En cambio, la pérdida de volumen del papel de lija 1 (húmedo) fue de 0,131 mm3. Para el papel de lija 2 (seco) la pérdida de volumen fue de 0,163 mm3 y para el papel de lija 2 (húmedo) la pérdida de volumen aumentó a 0,237 mm3.

Además, es interesante observar que el COF desempeñó un papel importante en el rendimiento de abrasión de las lijas. El papel de lija 1 mostró un mayor COF en seco, lo que dio lugar a un mayor índice de abrasión de la bola SS440 utilizada en la prueba. En comparación, el mayor COF del papel de lija 2 en condiciones húmedas dio lugar a un mayor índice de abrasión. Las huellas de desgaste de las lijas tras las mediciones se muestran en la FIGURA 5.

Ambas lijas, la 1 y la 2, afirman funcionar tanto en seco como en húmedo. Sin embargo, mostraron un rendimiento de abrasión significativamente diferente en condiciones secas y húmedas. Los tribómetros NANOVEA proporcionan capacidades de evaluación del desgaste bien controladas, cuantificables y fiables, que garantizan evaluaciones de desgaste reproducibles. Además, la capacidad de medición del COF in situ permite a los usuarios correlacionar las diferentes etapas de un proceso de desgaste con la evolución del COF, lo que es fundamental para mejorar la comprensión fundamental del mecanismo de desgaste y las características tribológicas del papel de lija

FIGURA 2: Volumen de la cicatriz de desgaste de las bolas y promedio del COF en diferentes condiciones.

FIGURA 3: Las cicatrices de las bolas después de las pruebas.

FIGURA 4: Morfología 3D de las cicatrices de desgaste en las bolas.

FIGURA 5: Huellas de desgaste en las lijas bajo diferentes condiciones.

CONCLUSIÓN

En este estudio se evaluó el rendimiento de abrasión de dos tipos de lijas del mismo número de grano en condiciones secas y húmedas. Las condiciones de servicio de la lija desempeñan un papel fundamental en la eficacia del rendimiento de trabajo. La lija 1 tuvo un comportamiento de abrasión significativamente mejor en condiciones secas, mientras que la lija 2 se comportó mejor en condiciones húmedas. La fricción durante el proceso de lijado es un factor importante a tener en cuenta a la hora de evaluar el rendimiento de la abrasión. El perfilador óptico NANOVEA mide con precisión la morfología 3D de cualquier superficie, como las cicatrices de desgaste en una bola, asegurando una evaluación fiable sobre el rendimiento de la abrasión del papel de lija en este estudio. El Tribómetro NANOVEA mide el coeficiente de fricción in situ durante una prueba de desgaste, proporcionando una visión de las diferentes etapas de un proceso de desgaste. También ofrece pruebas de desgaste y fricción repetibles utilizando modos rotativos y lineales que cumplen con las normas ISO y ASTM, con módulos opcionales de desgaste y lubricación a alta temperatura disponibles en un sistema preintegrado. Esta gama inigualable permite a los usuarios simular diferentes entornos de trabajo severos de los rodamientos de bolas, incluyendo alta tensión, desgaste y alta temperatura, etc. También proporciona una herramienta ideal para evaluar cuantitativamente los comportamientos tribológicos de los materiales superiores resistentes al desgaste bajo altas cargas.

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