El desgaste por fricción en uniones atornilladas es un problema común en maquinaria, vehículos, equipos de energía eólica, sistemas ferroviarios, bombas, compresores y estructuras de acero vibratorias. Suele aparecer cuando dos superficies sujetas se mueven ligeramente una contra la otra bajo carga. El movimiento es pequeño, pero el daño puede crecer con el tiempo.

Al principio, la fricción puede parecer polvo oscuro, residuos de color marrón rojizo, metal pulido, pequeños hoyos o cicatrices en la superficie alrededor del orificio del perno, la cara de la arandela o la interfaz de la junta. Si la causa no se corrige, puede provocar pérdida de precarga, grietas por fatiga, aflojamiento de pernos, daños en la superficie y fallas prematuras de las juntas.

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¿Qué es el desgaste por preocupación?

Pequeño movimiento, daño repetido.

El desgaste por fricción se produce cuando dos superficies de contacto experimentan microdeslizamientos repetidos. El movimiento puede ser sólo de unas pocas micras, pero es suficiente para dañar la película superficial y producir residuos de desgaste.

En las uniones atornilladas, esto suele ocurrir cuando la fuerza de sujeción no es suficiente para evitar el movimiento entre las piezas conectadas.

El desgaste no es lo mismo que la corrosión normal. Es un proceso combinado de desgaste y oxidación causado por pequeños movimientos repetidos.

Por qué ocurre el desgaste en las uniones atornilladas

La articulación se mueve cuando no debería.

Una junta atornillada correctamente diseñada debe evitar que las piezas sujetas se deslicen bajo carga de servicio. Cuando la vibración externa, la carga de corte, los ciclos térmicos o el impacto exceden la capacidad de fricción de la articulación, comienza el micromovimiento.

A menudo se atribuye el desgaste al perno, pero generalmente es necesario revisar el diseño completo de la junta.

Por qué preocuparse es riesgoso

Puede iniciar grietas por fatiga.

El riesgo más grave no es sólo el desgaste de la superficie. La preocupación crea pequeñas áreas dañadas que pueden convertirse en puntos de inicio de grietas. En vibraciones de ciclo alto, esto puede reducir significativamente la vida útil ante la fatiga.

La preocupación también puede engañar a los equipos de mantenimiento. La articulación puede parecer tensa, pero es posible que la precarga ya esté reducida. Es posible que todavía haya una tuerca en su posición mientras las superficies sujetas se mueven lentamente.

En maquinaria giratoria o vibratoria, la preocupación es una señal de advertencia. No debe ignorarse como una cuestión cosmética.

Soluciones de fijación para el control del desgaste

Comience con la precarga y la rigidez de las articulaciones.

La mejor solución de fijación no suele ser una pieza especial. Es un sistema de sujeción controlado.

Los controles clave incluyen:

1. Utilice el tamaño y grado de perno correctos.
2. Aplique la precarga correcta.
3. Utilice un método de apriete adecuado.
4. Seleccione arandelas con dureza y área de rodamiento adecuadas.
5. Evite superficies blandas bajo cargas de sujeción elevadas.
6. Utilice funciones de bloqueo cuando la vibración las requiera.
7. Confirme los efectos del recubrimiento y la lubricación sobre el torque.
8. Inspeccione la junta después del servicio inicial si la aplicación es crítica.

Para la selección de materiales, XZ Fastener acero al carbono sujetadores y acero inoxidable sujetadores Las páginas pueden ayudar a los compradores a comparar opciones comunes.

Selección de arandelas y superficies de apoyo

La arandela puede hacer o deshacer la unión.

Las arandelas a menudo se pasan por alto en los problemas de desgaste. Una arandela blanda puede incrustarse bajo carga, lo que reduce la precarga. Una arandela con poca planitud puede crear un contacto desigual. Una lavadora demasiado pequeña puede concentrar la presión.

Para uniones atornilladas de alta resistencia, la dureza de la arandela debe coincidir con el grado del perno y los requisitos de aplicación.

Recubrimiento, lubricación y condición de la superficie

El acabado de la superficie cambia la fricción

El recubrimiento puede reducir la corrosión, pero también cambia la fricción. El galvanizado, el galvanizado en caliente, las escamas de zinc, los recubrimientos tipo Dacromet, PTFE, óxido negro y los acabados de fosfato se comportan de manera diferente durante el apriete.

Si el valor de torsión se copia de una condición de recubrimiento diferente, la precarga puede ser demasiado baja o demasiado alta. Demasiado bajo puede permitir el deslizamiento de las articulaciones. Demasiado alto puede dañar las roscas o aplastar la superficie de la junta.

Para referencias de recubrimientos, consulte XZ Fastener. Recubrimiento PTFE y revestimiento de zinc y aluminio páginas.

Lista de verificación de diseño e inspección

Evite preocuparse antes de la producción

Se debe verificar una unión atornillada resistente al desgaste antes de la producción en masa o la instalación en campo.

Si se encuentran roces durante el servicio, inspeccione más que el sujetador. Verifique el estado del orificio, el contacto de la placa, la alineación, el acabado de la superficie y la fuente de vibración.

Lista de verificación RFQ para aplicaciones sensibles al desgaste

Qué deben especificar los compradores

Un RFQ completo debe incluir:

• Tipo de sujetador, estándar, tamaño y grado.
• Requisitos de tuercas y arandelas.
• Acabado superficial y estado de lubricación.
• Condiciones de carga y vibración de la aplicación.
• Torque o precarga requerido.
• Información sobre la superficie de apoyo o el material de la junta.
• Método de bloqueo si se especifica.
• Espesor del recubrimiento o requisito de fricción.
• Requisitos de certificación, inspección y trazabilidad.
• Prueba de muestra o prueba de ensamblaje si es necesario.

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Recomendación final

El desgaste por fricción en uniones atornilladas es causado por pequeños movimientos repetidos entre las superficies sujetas. La verdadera solución es evitar ese movimiento mediante una precarga adecuada, selección de arandelas, control de superficie, diseño de juntas y gestión de vibraciones.

Es posible que un perno más fuerte por sí solo no solucione el problema. Es posible que un mejor recubrimiento por sí solo tampoco lo resuelva. El sistema de fijación debe seleccionarse como una junta completa. Cuando la precarga, la condición de la superficie, el soporte de la arandela y el método de bloqueo se controlan juntos, el riesgo de fricción disminuye significativamente.