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Laminación
El diseño y fabricación de un tribómetro multipropósi-
to, se plantea debido a la falta de equipos de laboratorio al
alcance capaces de producir ensayos de desgaste en confi-
guraciones de perno sobre rodillo, bloque sobre rodillo o
rodillo sobre rodillo. Las configuraciones antes menciona-
das son recomendables para el estudio de aleaciones dise-
ñadas para rodillos de trabajo, laminación y componentes
con movimiento relativo en condiciones lubricadas o en
seco. Esto debido a la velocidad lineal constante en la su-
perficie de contacto entre el rodillo y el perno, caso distin-
to a los tribómetros perno sobre disco (“pin-on-disc”).
Las aleaciones base hierro utilizadas en este trabajo fue-
ron fabricadas mediante los procedimientos establecidos
para la obtención de piezas para rodillos de laminación,
siendo donadas por una universidad extranjera [3] . La com-
posición química de ambas aleaciones es presentada en la
Tabla 1, donde WCI es la nomenclatura utilizada para el
hierro blanco al alto cromo y HSS para el acero rápido.
Para el ensayo de oxidación cíclica se utilizó un hor-
no de inducción tipo mufla, donde las muestras fueron
expuestas a ciclos de calentamiento a 650°C durante
15 minutos y enfriamiento en agua. El cambio en masa se
registró cada 5 ciclos hasta completar 30, para la medición
se realizó la misma metodología utilizada en los ensayos de
oxidación isotérmica.
Los ensayos de desgaste se realizaron en el tribómetro
multipropósito [4] , Figura 1b, en la configuración perno so-
bre rodillo, donde como fue anteriormente mencionado,
el perno es la aleación a estudiar, el cual es puesto en con-
tacto mecánico y movimiento relativo sobre un rodillo de
acero M 2 . El rodillo de acero M 2 fue fabricado mediante
corte por electroerosión y tratado térmicamente para ob-
tener la mayor dureza posible (800 HV), con dimensiones
de 60 mm de diámetro y 25 mm de espesor.
Figura 1
a
Tabla 1
Elementos aleantes
Material
Fe
C Cr
Ni
Mo
V
WCI Bal 2.70 17.75 1.25 1.50 0.15
HSS Bal 1.50 7.00 0.51 2.00 4.90
Composición química de las aleaciones (% peso).
Para los ensayos y la evaluación microestructural, se
realizaron cortes mediante electroerosión por hilo de-
bido a la alta dureza presente en el material. Las mues-
tras destinadas a ensayos de oxidación tienen medidas de
10 mm x 10 mm x 5 mm de espesor, mientras las piezas desti-
nadas a desgaste son pernos de 6 mm de diámetro y 12 mm
de longitud. La superficie a analizar en ambas geometrías
fue preparada mediante procedimiento metalográfico has-
ta lija 1200, seguido de pulido con paño y suspensión de
diamante de 6 y 1 µm, respectivamente. Posteriormente,
se realizó la limpieza de las piezas con acetona en baño ul-
trasónico para eliminar suciedad. Una vez libres de impu-
rezas se realizó la medición de la masa de cada probeta. La
evaluación microestructural fue obtenida mediante ataque
químico con Nital al 3% durante 10 segundos.
Los ensayos de oxidación isotérmica en atmósfera con-
trolada se realizaron en un reactor de oxidación diseñado
para este propósito, Figura 1a, las muestras fueron expues-
tas a alta temperatura (650°C) en tiempos desde 1 hasta
5 horas. Para obtener la cinética de oxidación se registró
el cambio en masa con respecto al tiempo de exposición
en cada muestra. Para la medición se esperó un lapso de
tiempo para permitir el enfriamiento de las piezas y pos-
teriormente se pesó mediante una balanza electrónica de
alta precisión ±0.1mg.
b
Equipo utilizado en los ensayos: a) reactor de oxidación
y b) tribómetro multipropósito.
Los parámetros utilizados en los ensayos de desgaste a
baja y alta temperatura fueron los mismos. Una velocidad
lineal de 1 m/s en la superficie de contacto perno–rodillo.
Una vez estable la velocidad en el tribómetro, se ponen en