I. La lógica de la comparación de la resistencia al desgaste
La lógica fundamental de la comparación de la resistencia al desgaste.
Según la experiencia del sector, la dureza es el principal indicador para comparar la resistencia al desgaste, pero no es el único criterio. El rendimiento real frente al desgaste depende del mecanismo de desgaste (desgaste adhesivo, abrasivo o erosivo) y de la tenacidad a la fractura.
Por ejemplo, el carburo de silicio tiene una dureza Vickers de 2200 a 2800 HV, superior a los 1200 a 2000 HV de la mayoría de los aceros de tungsteno, pero presenta una menor tenacidad a la fractura y no soporta impactos de alta energía. Primero, determine las condiciones de trabajo y luego compare los materiales.
II. Comparación del gradiente de dureza
Comparación del gradiente de dureza. Según datos del sector, el gradiente de dureza de los materiales resistentes al desgaste de uso común es el siguiente: acero 45 templado a aproximadamente 55 a 65 HRC (aproximadamente 800 a 900 HV);
Acero para rodamientos GCr15, tras un tratamiento térmico para alcanzar una dureza uniforme de 58 a 62 HRC; recubrimiento de carburo de tungsteno de 1000 a 1300 HV;
cerámica de carburo de silicio de 1200 a 1800 HV. En condiciones de abrasión por deslizamiento puro, la cerámica tiene una vida útil entre un 20 % y un 50 % mayor que los carburos. Los materiales a base de WC presentan una tasa de desgaste abrasivo entre 10 y 50 veces menor que el acero para herramientas endurecido. A mayor dureza, mayor resistencia al desgaste abrasivo.
III. Tasa de desgaste cuantitativa
La tasa de desgaste es una escala cuantitativa.
Según la norma industrial (ISO 20329), la resistencia a la abrasión se evalúa mediante la tasa de desgaste específica: masa de desgaste dividida por la unidad de carga y la unidad de distancia de deslizamiento;
la tasa de desgaste es igual a la cantidad de desgaste dividida por el tiempo de prueba.
La resistencia al desgaste abrasivo según la norma ASTM G65 se clasifica por pérdida de volumen (milímetros cúbicos): cuanto menor sea la pérdida de volumen, mayor será la resistencia a la abrasión. Para comparar la resistencia a la abrasión, ambas empresas deben utilizar el mismo estándar de prueba, la misma carga y la misma distancia de deslizamiento; de lo contrario, los datos no son comparables.
IV.
Comparación de esquemas de recubrimiento
Tratamiento superficial y esquemas de recubrimiento
Según datos de la industria, una comparación de recubrimientos resistentes al desgaste de uso común muestra que el cromo duro electrodepositado tiene una dureza de 750 a 950 HV y una tasa de desgaste de 3,2; el carburo de tungsteno (WC-10Co4Cr) proyectado mediante llama supersónica HVOF tiene una dureza de 1100 a 1300 HV, una tasa de desgaste de 0,8 (solo una cuarta parte de la del cromo duro) y una resistencia a la temperatura de 650 grados Celsius. El níquel químico con PTFE tiene una dureza de 450 a 550 HV, el coeficiente de fricción más bajo de 0,08 a 0,10, pero una tasa de desgaste de 4,5. Para una alta resistencia al desgaste, elija recubrimientos de carburo de tungsteno;
para una baja fricción, elija compuestos de níquel-PTFE.
V. Tratamiento térmico del sustrato
El sustrato y el tratamiento térmico se combinan.
Según la práctica industrial, la vida útil de la resistencia al desgaste está determinada conjuntamente por el tratamiento térmico de la matriz: el acero para rodamientos GCr15 es de alto contenido de carbono y cromo, con una dureza de 58 a 62 HRC después del tratamiento térmico, alta resistencia a la fatiga por contacto y buena estabilidad dimensional, lo que lo hace adecuado para piezas en contacto rodante; el acero carburizado 20CrMnTi tiene un núcleo tenaz y una capa superficial endurecida, lo que lo hace adecuado para cargas pesadas; el acero carburizado 20CrMo con dos procesos de temple tiene la mejor resistencia al desgaste bajo una carga nominal de 2 GPa. La nitruración iónica GCr15 puede formar una capa compuesta de 0,3 a 0,5 mm y una dureza de HV950 o superior;
solo con la selección y el tratamiento adecuados del material se puede lograr una resistencia al desgaste completa.
Conclusión
¿Cómo comparar la resistencia al desgaste de las piezas automatizadas? La conclusión es: «clasificación de la dureza, cuantificación de la tasa de desgaste, tenacidad para la resistencia al impacto y tratamiento para elevar el límite superior». En primer lugar, observe las condiciones de trabajo: la abrasión por deslizamiento puro depende de la dureza (el carburo de silicio de 2200 a 2800 HV es el más resistente, pero frágil); el impacto depende de la tenacidad (acero de tungsteno de 1200 a 2000 HV); el contacto rodante depende de la fatiga por contacto (tratamiento térmico GCr15 de 58 a 62 HRC). Luego, observe la escala cuantitativa: la tasa de desgaste es igual a la masa de desgaste dividida por la carga unitaria y la distancia de deslizamiento, ASTM G65. Cuanto menor sea la pérdida de volumen, mayor será la resistencia al desgaste, y solo se puede comparar el mismo estándar. Finalmente, observe el recubrimiento: la tasa de desgaste del carburo de tungsteno HVOF de 1100 a 1300 HV (0,8) es solo una cuarta parte de la del cromo duro electrodepositado (3,2).
Según la práctica de la industria, la resistencia al desgaste se calcula de la siguiente manera: se exige a los proveedores que proporcionen datos de tasa de desgaste o pérdida de volumen bajo el mismo estándar, combinando las condiciones de carga, la selección del material, el tratamiento térmico y el recubrimiento, lo que constituye el método completo para comparar científicamente la resistencia al desgaste.
