Nuevos materiales (cerámica, metales, polímeros) Lubricantes y aditivos del aceite Sistemas autolubricadores Garantía de calidad.

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Victoria Sofia Ponce Soto
hace 8 años
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1 Introducción El control de la fricción y del desgaste en piezas móviles de máquinas es un elemento crítico a hacer frente en la industria. Es importante tener datos comparables de análisis obtenidos durante años, con humedad y temperatura variables y/o en presencia de lubricantes. Los campos de aplicación de estos ensayos son, entre otros: Nuevos materiales (cerámica, metales, polímeros) Lubricantes y aditivos del aceite Sistemas autolubricadores Garantía de calidad. La máquina pin-on-disk es una primera herramienta de investigación que proporciona información de resistencia al desgaste y a la fricción de materiales. El sistema pin-on-disk MT/10/SCM MICROTEST se asemeja mucho a un tocadiscos clásico, consistiendo en un brazo al cual va unido en portabolas o punzón (pin), un accesorio que rota portamuestras hasta un diámetro de 100 milímetros, un dinamómetro electrónico que mide la fuerza de fricción y un sistema de control, medida y registro automatizado por ordenador. con el sistema se incluye un conjunto de pesos para aplicar cargas normales de hasta 10N. La placa giratoria accionada por motor eléctrico puede girar hasta 500 rpm (hasta 1000 rpm bajo demanda). Uso típico La máquina del pin-on-disk es de fácil uso y presenta poca exigencia en cuanto a tamaños y formas de muestra. Se pueden realizar a menudo varios ensayos en una sola muestra plana a ensayar. Esto hace la prueba muy popular en muchos laboratorios de investigación. Recientemente, la prueba ha llegado a ser muy común para comparar la calidad de capas finas, o los tratamientos superficiales tales como de plasma-nitruración o tratamientos láser. Las dimensiones pequeñas de la máquina de ensayo la hacen portable y permiten que la unidad sea instalada en una atmósfera controlada. Opcionalmente, en las versiones apropiadas, los ensayos se pueden efectuar con muestras inmersas en líquido (ensayos de corrosión, por ejemplo o con lubricación) o a temperaturas de hasta 650 C (de interés en materiales autolubricadores de alta temperatura para turbinas) y hasta 900 C (modelo MT/10/SCM/T). 1

Los campos de aplicación de estos ensayos son, entre otros: Nuevos materiales (cerámica, metales, polímeros) Lubricantes y aditivos del aceite Sistemas autolubricadores Garantía de calidad.

2 Algunos ejemplos Resistencia de desgaste de polímeros y de compuestos autolubricadores del polímero de la familia de PTFE Desgaste y comportamiento de alta temperatura de la fricción de compuestos autolubricadores (tales como fluoruros) Desgaste y fricción de aceros inoxidables en un ambiente corrosivo 2

comportamiento de alta temperatura de la fricción de compuestos

3 Características del equipo Medidas de la fricción y del desgaste Punto de contacto estable sin fricción parásita Tamaños y formas variables de muestra Control automático (con parada seleccionable según parámetros: longitud máxima de la pista, máximo coeficiente de rozamiento, etc) Prueba en líquidos y humedad controlada Paquete de software para la adquisición de datos y el control por ordenador del instrumento, ofreciendo gráficos de datos en tiempo real, cálculo de los coeficientes de fricción, etc. Especificaciones principales MT/10/SCM Las especificaciones principales son: - Velocidad de rotación: La velocidad del disco se controla por ordenador, permitiendo un rango de hasta 500 rpm (hasta 1000 rpm bajo demanda). - Generación de giro continuo mediante sistema motorizado electromecánico: transmisión del giro del motor al disco. Regulación de velocidad con lazo cerrado a través de la señal de un captador angular con salida de pulsos en el eje del motor (control y medida de: ángulo girado, velocidad de giro, recorrido, número de vueltas). - Control de la velocidad por ordenador por medio de sistema SCM3000 de MICROTEST y a través del software de control y medida MT Software de control y medida para ensayos de fricción y desgaste tipo pin-on-disk MT4000 de MICROTEST(información adjunta). - Fuerza normal y de fricción: hasta 10 N (hasta 30N en el modelo MT/30/SCM) Cargas típicas: 1, 2, 5, 10 N (escalonamiento desde 1N hasta 10N) (otras cargas bajo demanda) - Medida de fuerza de fricción y determinación de coeficientes de rozamiento por medio de brazo instrumentado extensométrico. - Pin: bolas o punzón (pin) con diferentes diámetros Los punzones o pin pueden ser de diferentes geometrías: típicamente punzones de cabeza semiesférica, también punzones con cabeza plana, pero también se puede utilizar el portabolas que se suministra con el equipo, para bolas desde 3 a 6mm (otras bajo demanda). 3

ordenador del instrumento, ofreciendo gráficos de datos en tiempo real, cálculo de los coeficientes de fricción, etc.

4 - Disco: el disco portamuestras tiene un diámetro de 100mm típicamente. Sobre el mismo se pueden montar muestras de hasta unos 60 mm de diámetro (o mayores). Como sistemas de sujeción se ha optado por el más sencillo: sujeción mediante uñas montadas sobre el plato giratorio que sujetan la muestra contra el plato. Para ello, el disco tiene un conjunto de taladros roscados que permiten acoplar diferentes tipos de uñetas según el material a sujetar. En todo caso, ésto permite sujetar casi cualquier geometría de muestra, hasta un espesor de unos 5mm. Para espesores mayores se puede amordazar lateralmente la muestra empleando los mismos taladros roscados. - Muestras sobre el disco: dimensiones máximas típicas: diámetros de 60 milímetros (o mayores), alturas de hasta 5mm. - Radio de la traza de desgaste: El conjunto punzón va montado sobre un brazo instrumentado, que además de permitir medir la fuerza de rozamiento, permite modificar la posición del mismo sobre el disco y trabajar con diferentes radios de traza de desgaste. Esto permite también efectuar diferentes ensayos sobre una misma muestra. Velocidad de rotación: La velocidad del disco se controla por ordenador, permitiendo un rango de hasta 500 rpm (hasta 1000 rpm bajo demanda). Velocidad de ensayo: para una velocidad de rotación del disco, se pueden obtener diferentes velocidades lineales variando el radio de la traza o camino a efectuar por el punzón sobre el disco. Pare ello, el equipo dispone de un micrómetro que permite desplazar el brazo porta-punzón de manera que se disponga del radio de giro deseado para el ensayo. Se pueden obtener velocidades del orden de 2m/s. Carga: la fuerza normal aplicada por el punzón se ajusta en escalones desde 1 hasta 10N empleando las masas que se facilitan con el equipo y que se colocan sobre el conjunto punzón (o porta-bola). Se pueden aplicar cargas menores si se desea. Temperatura: El sistema básico trabaja a temperatura ambiente (hasta 650 C / 850 C en los modelos de alta temperatura) Ambiente: Una cubierta de plexiglás rodea el dispositivo, permitiendo un control más adecuado de las condiciones de trabajo (humedad, atmósfera controlada, etc). Registro de datos: El coeficiente de rozamiento se determina a partir de las medidas de la fuerza de rozamiento medida por el brazo instrumentado (deflexión del brazo que sujeta el punzón). Estas medidas, así como el recorrido, ángulo girado, número de vueltas, el tiempo de ensayo, etc, se almacenan a través del sistema de control y medida por ordenador. Se adjunta una información más amplia de las posibilidades del software asociado al equipo. Software de Control y Medida MT 4000 El programa MT4000, es un sistema que permite al usuario la realización de ensayos de desgaste o fricción sobre una maquina tipo Pin - On - Disk. El sistema permite al operador el control directo de todas las funciones del banco de ensayos desde su PC: realizar adquisiciones de datos, crear y ejecutar procesos automáticos de ensayos, analizar los datos resultantes, generar informes, etc. Este sistema además, trabaja bajo el entorno Windows, con la que se añaden todas las ventajas de dicho entorno a todas las operaciones que el usuario realizara con el programa. Básicamente el sistema consta de cuatro programas, cada uno de ellos con una función distinta: 4

Para ello, el disco tiene un conjunto de taladros roscados que permiten acoplar diferentes tipos de uñetas según el material a sujetar.

5 Configuración. El programa de configuración, permite al usuario adaptar las características generales de el resto de los programas, a sus necesidades particulares ( resolución de las variables de la maquina, unidades de medida, denominación de cada una de las variables, etc ). Control de ensayos. El programa de control da al usuario: el acceso directo a todas las funciones del banco de ensayos, control del movimiento, velocidad, selección de alarmas, posibilidad de realizar adquisiciones de datos, ejecutar ensayos automáticos, etc. Análisis de resultados. Este el programa a través del cual, el usuario puede recuperar los ficheros de datos generados con el programa de control, y analizarlos en múltiples formas: curvas de datos en varios formatos, columnas numéricas, informes por plotter o impresora, etc. El conjunto de programas, al estar integrado en el entorno Windows, funciona exactamente igual que cualquier otra aplicación del sistema: Posibilidad de trabajo al mismo tiempo que otras aplicaciones. Utilización de los recursos del sistema Windows ( impresoras, fuentes de texto, etc ). Entorno gráfico de trabajo. etc. Para el correcto funcionamiento de la aplicación son necesarios ciertos requerimientos tanto de hardware como de software: Disponer de un PC compatible con la siguientes características mínimas: - Procesador 486 o superior ( aconsejable Pentium ) Mb de memoria RAM. - Tarjeta gráfica SVGA o superior Mb de disco duro. - Al menos un puerto de comunicaciones serie y otro paralelo. - Ratón. ˇ Disponer de un sistema operativo Microsoft Windows 95 o superior. 5

unidades de medida, denominación de cada una de las variables, etc ). Control de ensayos.

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