Cambio de la microestructura del acero para rodamientos en la fatiga por contacto rodante
La degradación del material es la causa principal de la falla de los rodamientos. La mejor manera de predecir fallas en los rodamientos es tener una comprensión profunda de los mecanismos de degradación del material. Esto no solo ayuda a seleccionar el mejor proceso de acero y tratamiento térmico para la aplicación específica para lograr el rendimiento deseado del rodamiento, sino que también permite una predicción más precisa de la vida útil restante del rodamiento.
El contacto de rodadura del camino de rodadura del rodamiento produce una tensión circulante que se extiende desde la superficie hasta el área del subsuelo. Si la tensión cíclica excede el límite de resistencia local del material, la microestructura se dañará o degradará, y la superficie de la pista de rodadura podría eventualmente despegarse debido a la fatiga por contacto rodante.
En condiciones de lubricación deficiente (relación de viscosidad κ< 1), el contacto de metal con metal en superficies ásperas producirá una gran tensión superficial. Incluso la tracción superficial causada por una pequeña cantidad de deslizamiento de la superficie de contacto da como resultado una mayor tensión superficial. Este estrés puede provocar daños por fatiga en la superficie, que generalmente se manifiestan como microdescascarillado o picaduras.
Bajo buenas condiciones de lubricación (κ> 2) Para rodamientos giratorios en funcionamiento, el esfuerzo cortante máximo existe a cierta profundidad por debajo de la superficie del camino de rodadura. El esfuerzo cortante cíclico resultante del contacto de rodadura puede causar daños por fatiga y, finalmente, provocar el desconchado de las pistas de rodadura en el origen subterráneo (Figura 1). Bajo condiciones de fatiga por contacto rodante, pueden ocurrir dos tipos de degradación del material. Si la tensión de contacto máxima supera un determinado límite (llamado límite de estabilidad elástica), se produce un flujo plástico progresivo en la región del subsuelo del material, lo que provoca cambios progresivos en la microestructura que finalmente conducen al desprendimiento de la pista de rodadura.
Sin embargo, cuando la tensión de contacto está por debajo del límite de estabilidad elástica, el daño local (dependiendo de las condiciones de tensión locales) aún puede desarrollarse a partir de defectos materiales tales como inclusiones no metálicas debido a los efectos de concentración de tensión. Este tipo de daño tiene lo que se conoce como una característica de daño de mariposa, en la que se produce el inicio de una grieta única o múltiple a partir de una inclusión o un poro. La propagación de grietas va acompañada del desarrollo de áreas grabadas en blanco. Bajo ciertas condiciones, la expansión de las grietas superficiales secundarias también puede conducir al desconchado de la superficie de la pista de rodadura.
El daño por fatiga local causado por defectos en el material de acero de los cojinetes se ha discutido en artículos anteriores [Referencia 1]. Estos tipos de daños por fatiga están estrechamente relacionados con los rodamientos de rodillos grandes y medianos. Basado en un artículo de revisión reciente [Referencia 2] publicado por los autores, este artículo tiene como objetivo resumir los estudios publicados en la literatura sobre el cambio de la microestructura del acero para rodamientos, es decir, la degradación del material a gran escala bajo la fatiga por contacto rodante. El último tipo de degradación del material está estrechamente relacionado con los rodamientos pequeños y medianos que funcionan con presiones de contacto más altas.
