Future Work

La norma ASTM 99-04 establece el procedimiento para la determinación del desgaste de materiales durante el deslizamiento usando un aparato “pin” sobre disco”, por esta razón se tomará como base para la ejecución del ensayo para la validación de la máquina diseñada y fabricada. Otra referencia tenida en consideración es la norma ASTM G132-96, la cual establece el procedimiento de laboratorio para la determinación de la resistencia al desgaste de un material cuando se encuentra en movimiento relativo con un abrasivo.

Se utilizó como se plantea en el capítulo 2 un “pin” elaborado de acero AISI 1020. Como material abrasivo se empleó un disco abrasivo fabricado para el tronzado de metales, específicamente acero (figura 3.1). Las características de este son: marca “Norton Expert”, modelo A30R – BF27, dimensiones 230 mm x 6 mm x 22,23 mm, velocidad máxima de trabajo 6 650 rpm, tamaño de grano número 50, fabricado bajo la norma EN 12413.

Los parámetros de prueba establecidos por la norma ASTM 99-04 son los siguientes:

· Carga, consistente en los valores de fuerza sobre el área de contacto.

· Velocidad de deslizamiento relativo entre las superficies de contacto.

· Temperatura: alrededor de la muestra de ensayo y el área de contacto.

· Humedad relativa

Figura 3.1: Imagen del disco de tronzado que se utilizó como abrasivo en la máquina de ensayo de desgaste.

La temperatura ambiente y la humedad relativa se consideran constantes para estos ensayos, cuya ejecución duró tres días consecutivos donde el clima se mantuvo estable para las condiciones de la región y la etapa del año. Las condiciones de entorno no variaron entre ensayos.

Para los experimentos de validación de esta máquina se utilizaron como variables de entrada la carga aplicada y el tiempo de ensayo, para un radio constante de fijación de la probeta con respecto al centro del disco de 100 mm. La planificación experimental se realizó mediante un diseño factorial 32_{, como se muestra en la}

tabla 3.1.

Tabla 3.1: Planificación experimental, según diseño factorial 32. No. Experimento Carga (g) Tiempo (min)

1 50 1

2 50 2

1. 75 1 2. 75 2 3. 75 3 4. 100 1 5. 100 2 6. 100 3

Nota: A cada experimento se le realizaron tres réplicas.

3.1.1 Metodología aplicada

A continuación se describen los pasos fundamentales llevados a cabo para la ejecución de la prueba de validación de la máquina “pin” sobre disco”.

• Montaje del disco abrasivo: Se realizó el montaje del disco abrasivo de tal manera que garantice el paralelismo al disco de apoyo, el cual a su vez es perpendicular al eje de la máquina. Esto se comprobó mediante el uso de niveles, como se muestra en la figura 3.2. La fijación se realizó mediante un tornillo, como se explicó en el capítulo anterior.

Figura 3.2: Imagen de la comprobación de horizontalidad del disco abrasivo luego de su fijación al disco soporte.

• Limpieza de las probetas. Antes de comenzar cada prueba se verificó que estas estuviesen libres de cualquier elemento extraño. Para la limpieza del “pin” se utilizó alcohol, dando el respectivo tiempo para su secado.

• Peso inicial de las probetas. Se realizó el pesado del “pin” en una balanza analítica, marca Sartorius con una precisión de 0,1 mg, perteneciente al laboratorio de farmacia de la Facultad de Química-Farmacia. En este paso se determina el peso inicial de cada uno de los ensayos.

Figura 3.3: Imágenes de la balanza analítica utilizada.

• Montaje del “pin” : Antes de realizar el montaje del “pin” se verificó que el brazo estuviera equilibrado. En la figura 3.4 se muestra el posicionamiento del “pin” con respecto al disco. Los “pin” es fueron previamente asentadas en el disco por un tiempo de 5 minutos, antes de comenzar a medir el tiempo de prueba.

Figura 3.4: Posicionamiento del “pin” en el portamuestras.

• Medición del radio. Con la ayuda de pie de rey se posicionó el “pin” con respecto al centro de disco, para obtener la medida del radio para cada una de las pruebas.

Luego se fijó mediante el apriete del tornillo que une el pedestal del brazo con la mesa soporte. Mediante el análisis de la huella en el disco abrasivo se comprobó que el radio no variará entre ensayos.

Figura 3.5: Posicionamiento del radio de fijación del “pin” para el ensayo. • Carga de la máquina. Se agregó la carga requerida para cada prueba, según la planificación experimental establecida (tabla 3.1). Esta se ubicó en el centro del soporte como se muestra en la figura 3.6.

Figura 3.6: Posicionamiento de la carga sobre el disco soporte.

• Realización del ensayo durante el tiempo y la carga predefinidos en la planificación experimental (tabla 3.1). El tiempo de ensayo se midió a través de un

cronómetro digital de un teléfono móvil marca SAMSUNG, como se muestra en la figura 3.7.

Figura 3.7: Cronómetro utilizado para la medición del tiempo.

• Pesado posterior del “pin”: Una vez finalizada el ensayo se procedió a retirar el “pin” para su respectiva limpieza, nuevamente utilizando alcohol. Luego se ejecutó nuevamente el pesaje del mismo para determinar el peso final de la muestra y con ello calcular la pérdida de peso. Estos datos se fueron recolectando en la hoja que se muestra en el anexo 6 para cada uno de los ensayos planificados y sus réplicas.

• Repetir los ensayos según la planificación experimental con vistas a obtener suficientes datos para el análisis estadístico.

3.1.2 Determinación de la pérdida de volumen de desgaste y la distancia de deslizamiento

Con vistas a realizar los análisis del comportamiento del desgaste obtenido en los experimentos se determinó utilizar como variables respuestas a estos experimentos la pérdida de volumen de material desgastado y la distancia de deslizamiento, con vista a poder hacer comparaciones del comportamiento obtenido con las curvas mostradas en la literatura.

La determinación de estos parámetros se realizó mediante las expresiones que se exponen a continuación.

Pérdida Volumen de desgaste (ΔV)

ΔV = ΔM/γ (3.1)

siendo

ΔM: la pérdida de masa que se calcula restando el peso final de la probeta al peso inicial, luego de cada ensayo (réplica).

γ: la densidad del acero, de 7.85 g/cm3. Recorrido de deslizamiento (S)

S = π • D • rpm • t donde:

D: Diámetro de la huella de desgaste en el disco.

rpm: velocidad de rotación del disco en rpm, la cual es 34 rpm para la máquina de ensayo fabricada.

t: tiempo de ensayo.