{"id":7974,"date":"2020-03-03T21:32:52","date_gmt":"2020-03-03T21:32:52","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=7974"},"modified":"2025-05-22T20:56:21","modified_gmt":"2025-05-22T20:56:21","slug":"carga-dinamica-tribologia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/es\/carga-dinamica-tribologia\/","title":{"rendered":"Tribolog\u00eda de carga din\u00e1mica"},"content":{"rendered":"
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Tribolog\u00eda de carga din\u00e1mica<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Introducci\u00f3n
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El desgaste se produce pr\u00e1cticamente en todos los sectores industriales y supone un costo de aproximadamente 0,751 TP3T del PIB1. La investigaci\u00f3n en tribolog\u00eda es fundamental para mejorar la eficiencia de la producci\u00f3n, el rendimiento de las aplicaciones y la conservaci\u00f3n de los materiales, la energ\u00eda y el medio ambiente. Las vibraciones y oscilaciones son inevitables en una amplia gama de aplicaciones tribol\u00f3gicas. Las vibraciones externas excesivas aceleran el proceso de desgaste y reducen el rendimiento del servicio, lo que provoca fallos catastr\u00f3ficos en las piezas mec\u00e1nicas.<\/p>\n

Los trib\u00f3metros de carga muerta convencionales aplican cargas normales mediante pesos. Esta t\u00e9cnica de carga no solo limita las opciones de carga a una carga constante, sino que tambi\u00e9n genera intensas vibraciones incontroladas a cargas y velocidades elevadas, lo que da lugar a evaluaciones del comportamiento de desgaste limitadas e inconsistentes. Es conveniente realizar una evaluaci\u00f3n fiable del efecto de la oscilaci\u00f3n controlada sobre el comportamiento de desgaste de los materiales para la investigaci\u00f3n y el desarrollo y el control de calidad en diferentes aplicaciones industriales.<\/p>\n

La innovadora alta carga de Nanovea trib\u00f3metro <\/a>Tiene una capacidad de carga m\u00e1xima de 2000 N con un sistema de control de carga din\u00e1mica. El avanzado sistema neum\u00e1tico de carga por aire comprimido permite a los usuarios evaluar el comportamiento tribol\u00f3gico de un material bajo cargas normales elevadas, con la ventaja de amortiguar las vibraciones no deseadas que se producen durante el proceso de desgaste. Por lo tanto, la carga se mide directamente sin necesidad de resortes amortiguadores utilizados en dise\u00f1os m\u00e1s antiguos. Un m\u00f3dulo de carga oscilante electromagn\u00e9tico paralelo aplica una oscilaci\u00f3n bien controlada de la amplitud deseada hasta 20 N y una frecuencia de hasta 150 Hz.<\/p>\n

La fricci\u00f3n se mide con gran precisi\u00f3n directamente a partir de la fuerza lateral aplicada al soporte superior. El desplazamiento se supervisa in situ, lo que proporciona informaci\u00f3n sobre la evoluci\u00f3n del comportamiento de desgaste de las muestras de ensayo. El ensayo de desgaste bajo carga oscilante controlada tambi\u00e9n se puede realizar en entornos de corrosi\u00f3n, alta temperatura, humedad y lubricaci\u00f3n para simular las condiciones de trabajo reales de las aplicaciones tribol\u00f3gicas. Una c\u00e1mara de alta velocidad integrada perfil\u00f3metro sin contacto<\/a> Mide autom\u00e1ticamente la morfolog\u00eda de la huella de desgaste y el volumen de desgaste en pocos segundos.<\/p>\n

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Objetivo de medici\u00f3n<\/p>\n

En este estudio, mostramos la capacidad del trib\u00f3metro de carga din\u00e1mica Nanovea T2000 para estudiar el comportamiento tribol\u00f3gico de diferentes muestras de recubrimientos y metales en condiciones de carga oscilante controlada.<\/p>\n

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Procedimiento de ensayo
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El comportamiento tribol\u00f3gico, por ejemplo, el coeficiente de fricci\u00f3n (COF) y la resistencia al desgaste de un recubrimiento resistente al desgaste de 300 \u00b5m de espesor, se evalu\u00f3 y compar\u00f3 mediante el trib\u00f3metro Nanovea T2000 con un trib\u00f3metro de carga muerta convencional utilizando una configuraci\u00f3n de pin sobre disco seg\u00fan la norma ASTM G992.<\/p>\n

Las muestras recubiertas con Cu y TiN por separado contra una bola de Al\u20820\u2083 de 6 mm bajo oscilaci\u00f3n controlada se evaluaron mediante el modo de tribolog\u00eda de carga din\u00e1mica del trib\u00f3metro Nanovea T2000.<\/p>\n

Los par\u00e1metros de la prueba se resumen en la Tabla 1.<\/p>\n

El perfil\u00f3metro 3D integrado, equipado con un sensor lineal, escanea autom\u00e1ticamente la huella de desgaste despu\u00e9s de las pruebas, proporcionando la medici\u00f3n m\u00e1s precisa del volumen de desgaste en cuesti\u00f3n de segundos.<\/p>\n

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Resultados y debate
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Sistema de carga neum\u00e1tico frente a sistema de carga muerta<\/span><\/strong><\/p>\n

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Se compara el comportamiento tribol\u00f3gico de un recubrimiento resistente al desgaste utilizando el trib\u00f3metro Nanovea T2000 con un trib\u00f3metro convencional de carga muerta (DL). La evoluci\u00f3n del COF del recubrimiento se muestra en la figura 2. Observamos que el recubrimiento presenta un valor de COF comparable de ~0,6 durante la prueba de desgaste. Sin embargo, los 20 perfiles transversales en diferentes ubicaciones de la pista de desgaste de la figura 3 indican que el recubrimiento sufri\u00f3 un desgaste mucho m\u00e1s severo bajo el sistema de carga muerta.<\/p>\n

El proceso de desgaste del sistema de carga muerta a alta carga y velocidad gener\u00f3 intensas vibraciones. La enorme presi\u00f3n concentrada en la superficie de contacto, combinada con una alta velocidad de deslizamiento, crea un peso y una vibraci\u00f3n estructural considerables que aceleran el desgaste. El trib\u00f3metro de carga muerta convencional aplica la carga utilizando pesos de masa. Este m\u00e9todo es fiable con cargas de contacto m\u00e1s bajas en condiciones de desgaste moderadas; sin embargo, en condiciones de desgaste agresivo con cargas y velocidades m\u00e1s altas, la vibraci\u00f3n significativa hace que los pesos reboten repetidamente, lo que da lugar a una pista de desgaste irregular y a una evaluaci\u00f3n tribol\u00f3gica poco fiable. La tasa de desgaste calculada es de 8,0\u00b12,4 x 10-4 mm3\/N m, lo que muestra una alta tasa de desgaste y una gran desviaci\u00f3n est\u00e1ndar.<\/p>\n

El trib\u00f3metro Nanovea T2000 est\u00e1 dise\u00f1ado con un sistema de control din\u00e1mico de carga para amortiguar las oscilaciones. Aplica la carga normal con aire comprimido, lo que minimiza las vibraciones no deseadas que se producen durante el proceso de desgaste. Adem\u00e1s, el control activo de carga en bucle cerrado garantiza que se aplique una carga constante durante toda la prueba de desgaste y que el palpador siga el cambio de profundidad de la pista de desgaste. Se mide un perfil de pista de desgaste significativamente m\u00e1s consistente, como se muestra en la figura 3a, lo que da como resultado una baja tasa de desgaste de 3,4 \u00b1 0,5 x 10-4 mm3\/N m.<\/p>\n

El an\u00e1lisis de la huella de desgaste que se muestra en la figura 4 confirma que la prueba de desgaste realizada por el sistema de carga neum\u00e1tica de aire comprimido del trib\u00f3metro Nanovea T2000 crea una huella de desgaste m\u00e1s suave y uniforme en comparaci\u00f3n con el trib\u00f3metro de carga muerta convencional. Adem\u00e1s, el trib\u00f3metro Nanovea T2000 mide el desplazamiento del palpador durante el proceso de desgaste, lo que proporciona una visi\u00f3n m\u00e1s detallada del progreso del comportamiento del desgaste in situ.<\/p>\n

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Oscilaci\u00f3n controlada sobre el desgaste de la muestra de cobre<\/strong><\/p>\n

El m\u00f3dulo electromagn\u00e9tico de carga oscilante paralela del trib\u00f3metro Nanovea T2000 permite a los usuarios investigar el efecto de las oscilaciones controladas de amplitud y frecuencia sobre el comportamiento de desgaste de los materiales. El COF de las muestras de cobre se registra in situ, como se muestra en la figura 6. La muestra de cobre presenta un COF constante de ~0,3 durante la primera medici\u00f3n de 330 revoluciones, lo que indica la formaci\u00f3n de un contacto estable en la interfaz y una pista de desgaste relativamente suave. A medida que contin\u00faa la prueba de desgaste, la variaci\u00f3n del COF indica un cambio en el mecanismo de desgaste. En comparaci\u00f3n, las pruebas de desgaste bajo una oscilaci\u00f3n controlada de 5 N de amplitud a 50 N muestran un comportamiento de desgaste diferente: el COF aumenta r\u00e1pidamente al comienzo del proceso de desgaste y muestra una variaci\u00f3n significativa a lo largo de la prueba de desgaste. Este comportamiento del COF indica que la oscilaci\u00f3n impuesta en la carga normal influye en el estado de deslizamiento inestable en el contacto.<\/p>\n

La figura 7 compara la morfolog\u00eda de la huella de desgaste medida por el perfil\u00f3metro \u00f3ptico sin contacto integrado. Se puede observar que la muestra de Cu bajo una amplitud de oscilaci\u00f3n controlada de 5 N presenta una huella de desgaste mucho mayor, con un volumen de 1,35 x 109 \u00b5m3, en comparaci\u00f3n con los 5,03 x 108 \u00b5m3 sin oscilaci\u00f3n impuesta. La oscilaci\u00f3n controlada acelera significativamente la tasa de desgaste en un factor de ~2,7, lo que demuestra el efecto cr\u00edtico de la oscilaci\u00f3n en el comportamiento del desgaste.<\/p>\n

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Oscilaci\u00f3n controlada sobre el desgaste del recubrimiento de TiN<\/strong><\/p>\n

El COF y las huellas de desgaste de la muestra con recubrimiento de TiN se muestran en la Fig. 8. El recubrimiento de TiN muestra comportamientos de desgaste significativamente diferentes bajo oscilaci\u00f3n, como lo indica la evoluci\u00f3n del COF durante las pruebas. El recubrimiento de TiN muestra un COF constante de ~0,3 tras el periodo de rodaje al comienzo de la prueba de desgaste, debido al contacto deslizante estable en la interfaz entre el recubrimiento de TiN y la bola de Al\u2082O\u2083. Sin embargo, cuando el recubrimiento de TiN comienza a fallar, la bola de Al\u2082O\u2083 penetra a trav\u00e9s del recubrimiento y se desliza contra el sustrato de acero nuevo que se encuentra debajo. Al mismo tiempo, se genera una cantidad significativa de residuos del recubrimiento duro de TiN en la huella de desgaste, lo que convierte un desgaste por deslizamiento estable de dos cuerpos en un desgaste por abrasi\u00f3n de tres cuerpos. Este cambio en las caracter\u00edsticas del par de materiales provoca un aumento de las variaciones en la evoluci\u00f3n del COF. La oscilaci\u00f3n impuesta de 5 N y 10 N acelera el fallo del recubrimiento de TiN de ~400 revoluciones a menos de 100 revoluciones. Las pistas de desgaste m\u00e1s grandes en las muestras de recubrimiento de TiN despu\u00e9s de las pruebas de desgaste bajo la oscilaci\u00f3n controlada concuerdan con dicho cambio en el COF.<\/p>\n

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Conclusi\u00f3n<\/p>\n

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El avanzado sistema de carga neum\u00e1tica del trib\u00f3metro Nanovea T2000 posee una ventaja intr\u00ednseca como amortiguador de vibraciones naturalmente r\u00e1pido en comparaci\u00f3n con los sistemas tradicionales de carga muerta. Esta ventaja tecnol\u00f3gica de los sistemas neum\u00e1ticos es evidente en comparaci\u00f3n con los sistemas de control de carga que utilizan una combinaci\u00f3n de servomotores y resortes para aplicar la carga. La tecnolog\u00eda garantiza una evaluaci\u00f3n del desgaste fiable y mejor controlada con cargas elevadas, como se demuestra en este estudio. Adem\u00e1s, el sistema de carga de bucle cerrado activo puede cambiar la carga normal a un valor deseado durante las pruebas de desgaste para simular aplicaciones reales observadas en los sistemas de frenos.<\/p>\n

En lugar de sufrir la influencia de condiciones de vibraci\u00f3n incontroladas durante las pruebas, hemos demostrado que el trib\u00f3metro de carga din\u00e1mica Nanovea T2000 permite a los usuarios evaluar cuantitativamente el comportamiento tribol\u00f3gico de los materiales en diferentes condiciones de oscilaci\u00f3n controladas. Las vibraciones desempe\u00f1an un papel importante en el comportamiento de desgaste de las muestras de recubrimientos met\u00e1licos y cer\u00e1micos.<\/p>\n

El m\u00f3dulo de carga oscilante con electroim\u00e1n paralelo proporciona oscilaciones controladas con precisi\u00f3n a amplitudes y frecuencias establecidas, lo que permite a los usuarios simular el proceso de desgaste en condiciones reales, en las que las vibraciones ambientales suelen ser un factor importante. En presencia de oscilaciones impuestas durante el desgaste, tanto las muestras con recubrimiento de Cu como las de TiN muestran un aumento sustancial de la tasa de desgaste. La evoluci\u00f3n del coeficiente de fricci\u00f3n y el desplazamiento del palpador medidos in situ son indicadores importantes del rendimiento del material durante las aplicaciones tribol\u00f3gicas. El perfil\u00f3metro 3D sin contacto integrado ofrece una herramienta para medir con precisi\u00f3n el volumen de desgaste y analizar la morfolog\u00eda detallada de las huellas de desgaste en segundos, lo que proporciona una mayor comprensi\u00f3n del mecanismo de desgaste.<\/p>\n

El T2000 est\u00e1 equipado con un motor autoajustable, de alta calidad y alto par, con una velocidad interna de 20 bits y un codificador de posici\u00f3n externo de 16 bits. Esto permite al trib\u00f3metro proporcionar un rango inigualable de velocidades de rotaci\u00f3n, desde 0,01 hasta 5000 rpm, que pueden cambiar en saltos escalonados o a velocidades continuas. A diferencia de los sistemas que utilizan un sensor de par situado en la parte inferior, el trib\u00f3metro Nanovea utiliza una c\u00e9lula de carga de alta precisi\u00f3n situada en la parte superior para medir con precisi\u00f3n y por separado las fuerzas de fricci\u00f3n.<\/p>\n

Los trib\u00f3metros Nanovea ofrecen pruebas de desgaste y fricci\u00f3n precisas y repetibles utilizando modos rotativos y lineales que cumplen con las normas ISO y ASTM (incluidas pruebas de 4 bolas, arandelas de empuje y bloques sobre anillos), con m\u00f3dulos opcionales de desgaste a alta temperatura, lubricaci\u00f3n y tribocorrosi\u00f3n disponibles en un sistema preintegrado. La inigualable gama de Nanovea T2000 es una soluci\u00f3n ideal para determinar todas las propiedades tribol\u00f3gicas de recubrimientos, pel\u00edculas y sustratos delgados o gruesos, blandos o duros.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\u00bfTiene una aplicaci\u00f3n similar?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Dynamic Load Tribology Introduction Wear takes place in virtually every industrial sector and imposes costs of ~0.75% of the GDP1. Tribology research is vital in improving production efficiency, application performance, as well as conservation of material, energy, and the environment. Vibration and oscillation inevitably occur in a wide range of tribological applications. Excessive external vibration […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8052,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[7,349,355,335,373,336],"tags":[],"class_list":["post-7974","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-laboratory-testing","category-profilometry-volume-area","category-profilometry-testing","category-rotational-tribology","category-tribology-testing"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7974","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7974"}],"version-history":[{"count":45,"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7974\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24785,"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7974\/revisions\/24785"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8052"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7974"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7974"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7974"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}