procesos y usos del acero
Aplicación de nanofluidos
en procesos de maquinados de engranes
David S. Cantú Fernández, Adrián F. Segura Rodríguez, Karla D. Vázquez Valdez, Felipe Araiz Valdez, Laura Peña-Parás*, Demófilo Maldonado Cortés
Universidad de Monterrey, Departamento de Ingeniería, Morones Prieto 4500 Pte., Col. Jesús M. Garza, San Pedro Garza García, México, 66238
Resumen
Durante los últimos años, la nanotecnología ha representado
un gran avance para la ingeniería, siendo usada de distintas
formas en procesos industriales. El objetivo de este trabajo
fue estudiar y aplicar nanopartículas en lubricantes a fin de
incrementar su vida útil. Se incorporaron diferentes concentraciones de nanopartículas en el fluido de corte A, las cuales
fueron: 0.01 wt.% y 0.025 wt% de nanopartículas estas de
tipo cerámico. Utilizando el método ASTM D5183se realizaron pruebas tribológicas en la máquina T-02, la cual es usada
específicamente en el estudio de lubricantes, y se comparó
el efecto de cada nanopartícula con el coeficiente de fricción
y desgaste generado. Finalmente se realizó una prueba de
campo aplicando los nanofluidos en un proceso de maquinado de engranes para validar los resultados obtenidos en
el laboratorio.
Palabras clave: Nanofluidos, Lubricantes, Tribología, Desgaste, Nanopartículas
*autor para correspondencia [email protected]
Introducción
El desgaste en las herramientas de trabajo es uno de los más concurrentes
y complicados problemas de atacar en
la industria, en donde algunas soluciones son el uso de recubrimientos, tratamientos térmicos y lubricantes. Este
proyecto busca disminuir dicho problema en la industria metalmecánica por
medio del mejoramiento de los lubricantes mediante el uso de nanotecnología.
La investigación se enfoca en procesos en los cuales el herramental está
puesto en condiciones de fricción y
desgaste, lo cual hace que éste sufra
de reparaciones no contempladas y en
ocasiones tenga que ser sustituido por
herramental nuevo, lo que se traduce
en paros de producción que generan
pérdidas económicas.
Los nanofluidos son fluidos comunes
que contienen nanopartículas, las cuales incrementan o modifican algunas
propiedades del fluido base dependiendo del tipo de partícula que se
agregue, ya sea metálica o cerámica.
Algunas investigaciones que se han
realizado acerca de este tema se relacionan directamente con el efecto que
tienen las nanopartículas cerámicas en
el decremento en el coeficiente de fricción y desgaste [ HYPERLINK \l "4" 1 ,
HYPERLINK \l "Her08" 2 , HYPERLINK
\l "Her09" 3 , HYPERLINK \l "Mos" 4 ,
Método Experimental
Selección de Materiales
Para la preparación de nanofluidos se utilizó el fluido de corte
A, el cual se utiliza en procesos de maquinado de engranes y
piñones. Se seleccionaron las nanopartículas de CuO y TiO2 de
Sigma-Aldrich debido a que estas nanopartículas tienen forma
esférica, siendo un factor de importancia ya que estos se comportan como rodamientos entre las superficies, lo que puede
generar una disminución considerable en la fricción.
Procedimiento Experimental
Los nanofluidos se prepararon añadiendo concentraciones de
0.01 wt.% y 0.025 wt% de nanopartículas al fluido base, para
posteriormente dispersarlas mediante un sonificador de baño
Cole por 3 hrs. Las pruebas tribológicas de tipo cuatro-bolas se
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HYPERLINK \l "Gon12" 5 ].
A lo largo de este proyecto se trabajó
con fluidos de corte enriquecidos por
nanopartículas cerámicas con el propósito de incrementar la lubricidad de éstos partiendo de un análisis tribológico
para finalmente concluir con la elaboración de una prueba de campo cuyo
propósito es respaldar los resultados
obtenidos en el laboratorio.
Los lubricantes con adhesiones de nanopartículas reducen la fricción y por
consecuencia el desgaste; esto debido a que afectan de manera positiva
al lubricante debido al tamaño, forma y
concentración de estas.
realizaron en la máquina T-02U (Figura 1) debido a que esta
máquina es la que nos ayuda a medir el coeficiente de fricción
y desgaste de los lubricantes.
Figura 1. Máquina de cuatro bolas
T-02U [HYPERLINK \l “ITE10” 6].