Los términos desgaste adhesivo y desgaste por deslizamiento se suelen utilizar indistintamente. Varios autores prefieren utilizar el término desgaste por deslizamiento, y considerar a la adhesión dentro de esta categoría, ya que ésta es solo uno de los procesos físicos y químicos involucrados en el desgaste por deslizamiento [16,17].
El desgaste adhesivo se produce cuando dos cuerpos sólidos nominalmente planos están en contacto deslizante, ya sea lubricados o no. La adhesión (o unión) se produce entre las asperezas superficiales, que luego se rompen debido al esfuerzo de deslizamiento, pudiendo resultar en el desprendimiento y/o transferencia de fragmentos de una superficie a la otra. Como el deslizamiento continúa, los fragmentos transferidos pueden actuar como protuberancias duras y producir abrasión al salir de la superficie sobre la que se transfieren, y se transferirán de nuevo a la superficie original, o bien desprenderse y formar partículas de desgaste sueltas que también actúan como abrasivos [5,17].
Con el aumento del daño o sobrecarga debido a las tensiones, la velocidad o la temperatura en la zona de contacto, la adhesión puede incrementarse y resultar en el arrastrado del material (en inglés, scuffing). Esta forma de daño está relacionada con un gran aumento del coeficiente de fricción y el desgaste, ocurriendo usualmente con la falla de la lubricación a altas velocidades de deslizamiento. En el caso extremo se producirá adhesión severa (en inglés, “seizure”), en la cual no es posible el movimiento relativo entre las superficies de contacto. Entre estos casos extremos se identifica el daño por “galling”, el cual representa una forma más severa que el daño por “scuffing”. El galling se caracteriza por la generación de superficies severamente rugosas y la transferencia o desplazamiento de grandes fragmentos de material [7,16].
La mayoría de los sólidos se adherirán al contacto con otro sólido, en la medida que se cumplan ciertas condiciones. La adhesión entre dos objetos colocados casualmente juntos se ve reducida porque generalmente están presentes capas de contaminantes de oxígeno, agua y aceite. La atmósfera de la tierra y materia orgánica terrestre proporcionan capas de contaminantes de superficie en los objetos que disminuyen de manera muy eficaz cualquier adhesión entre sólidos. La adhesión también se reduce con el aumento de rugosidad de la superficie o de la dureza de los cuerpos de contacto [9].
Las piezas o elementos de maquinaria donde está normalmente involucrado el desgaste adhesivo, son: sistemas biela-seguidor, dados de extrusión-alambre, cola de milano-apoyo, engranajes, rodamiento-apoyo y herramientas de corte.
La tendencia a formar regiones adheridas, depende de las propiedades físicas y químicas de los materiales en contacto, al igual que de los valores de carga aplicados y las propiedades de los materiales que están sobre las superficies, y finalmente de la rugosidad. Generalmente el contacto entre metales es no metálico, debido a la presencia de capas adsorbidas como óxidos. La adhesión en este caso se da por medio de enlaces débiles o fuerzas de Van der Waals. Sin embargo, la deformación elástica o plástica de las asperezas puede provocar rompimiento de estas capas, por lo que la unión de la interface se da por medio de enlaces covalentes y metálicos, siendo los enlaces iónicos insignificantes en los metales [9].
Mientras la fuerza de adhesión dependa del área real de contacto, esta será influenciada por la resistencia de los materiales a la deformación plástica, por el tipo de estructura cristalina y por el número de sistemas de deslizamiento. El investigador Sikorski [18] mostró que hay una fuerte tendencia a la adhesión de acuerdo al tipo de estructura cristalina que presenten los materiales. En la Fig. 2.11 se presenta la dependencia del coeficiente de adhesión en función de la dureza y el tipo de estructura cristalina presente. Aquí el coeficiente de fricción es definido como la relación entre la fuerza necesaria para romper las uniones adheridas y la carga normal con la cual las muestras fueron inicialmente comprimidas. De esta figura es posible notar que a medida que aumenta la dureza, en general hay un decrecimiento del coeficiente de adhesión.
Fig. 2.11. Coeficiente de adhesión en función de la dureza y el tipo de estructura cristalina
[7,18]. Estructura tetragonal ∇ Estructura cúbica centrada en las caras ο Estructura cúbica centrada en el cuerpo ∆ Estructura hexagonal compacta Dureza Vickers [GN/m2 ] C o e fi c ie n te d e a d h e s ió n p ro m e d io
En situaciones donde existe desgaste por deslizamiento severo, el efecto de la fuerza de fricción promueve la deformación de la superficie de metal, produciendo el corte en la dirección de deslizamiento. Este mecanismo es denominado “desgaste plásticamente dominado” e involucra la adhesión y la delaminación [19].
La delaminación implica la nucleación de fisuras subsuperficiales y su propagación paralela a la superficie. Las fisuras se originan dentro del material deformado plásticamente debajo de la superficie, quizás pero no necesariamente a partir de los huecos (en inglés, voids) causados por el corte de inclusiones, y que luego de crecer y unirse entre ellos, eventualmente se extienden hasta la superficie, formando partículas laminares [16].
En la Fig. 2.12 se muestra una imagen SEM de la zona plásticamente deformada producida por contacto deslizante con alta fricción. Se puede observar como la magnitud de la deformación por corte se incrementa hacia la superficie. La deformación plástica es el resultado del proceso conocido como "ratchetting“, en la que grandes deformaciones permanentes se adquieren a través de la acumulación de pequeños incrementos que ocurren con cada ciclo repetido de carga. En el ratchetting puede ocurrir que la falla se produzca por fatiga o por fractura dúctil debido a la acumulación de la tensión unidireccional [20].
Fig. 2.12. Sección longitudinal de una huella de desgaste, con el desplazamiento de derecha a