Desgaste adhesivo y abrasivo: causas y control

El desgaste adhesivo es un fenómeno tribológico que ocurre cuando dos superficies en contacto deslizante se sueldan localmente debido a las altas presiones y temperaturas en la zona de corte. A medida que el movimiento relativo continúa, estas uniones microscópicas se rompen, provocando el desprendimiento de material de una de las superficies (generalmente la más blanda) y su transferencia a la otra.

En el mecanizado, este fenómeno está estrechamente ligado a la formación de la aresta postiza (BUE, Built-Up Edge). Cuando el material de la pieza se adhiere al filo de la herramienta, se crea una capa inestable que modifica la geometría de corte, provocando un acabado superficial deficiente y, eventualmente, el arranque de material del propio recubrimiento o sustrato de la herramienta al desprenderse la aresta.

Causas principales del desgaste adhesivo

• Temperaturas de corte elevadas: Facilitan la difusión y la soldadura en frío entre los materiales.
• Baja velocidad de corte: Favorece la formación de la aresta postiza al no alcanzar la temperatura necesaria para una evacuación fluida de la viruta.
• Incompatibilidad química: Ciertos pares de materiales (herramienta-pieza) tienen una mayor afinidad química, lo que aumenta la tendencia a la adhesión.

El desgaste abrasivo es la pérdida de material causada por la presencia de partículas duras o asperezas que erosionan una superficie más blanda. Este mecanismo es, posiblemente, la forma más común de deterioro en las herramientas de corte y en los componentes mecánicos lubricados.

Existen dos modalidades principales de abrasión:

1. Abrasión de dos cuerpos: Las asperezas de una superficie dura (ej. la pieza de trabajo con inclusiones duras) rayan la superficie de la herramienta.
2. Abrasión de tres cuerpos: Partículas duras (como partículas de desgaste desprendidas o contaminantes externos) quedan atrapadas entre las dos superficies en movimiento relativo, actuando como elementos de corte microscópicos.

Factores que aceleran la abrasión

• Dureza del material de la pieza: Materiales con alto contenido en carburos o inclusiones cerámicas (como algunas fundiciones) son altamente abrasivos.
• Microestructura del material: La presencia de fases duras en la matriz del metal acelera el desgaste del flanco de la herramienta.
• Condiciones de lubricación: La contaminación del fluido de corte con partículas sólidas convierte un proceso de lubricación en un sistema de abrasión de tres cuerpos.

La evaluación del desgaste de las herramientas de corte se rige por normas internacionales como la ISO 8688, que especifica los procedimientos recomendados para los ensayos de vida útil de las herramientas en operaciones de fresado.

Para determinar si una herramienta ha alcanzado su fin de vida, se utilizan criterios normalizados:

• Vb (desgaste de flanco medio): Se mide en milímetros (mm). Según los estándares industriales, un valor de Vb = 0,3 mm se considera habitualmente el límite para herramientas de metal duro en operaciones de acabado (según datos referenciados en EHU.eus^[1]).
• KT (profundidad de cráter): Se mide en la superficie de desprendimiento y es crítico para evitar la fractura prematura del filo.

Es importante destacar que, en el mecanizado de grandes dimensiones, empresas como Izadi Mecanizados aplican protocolos de control metrológico rigurosos para asegurar que el desgaste de la herramienta no comprometa las tolerancias geométricas exigidas por el cliente, cumpliendo con las normativas de calidad vigentes.

Recomendaciones para la mitigación

1. Selección de materiales: Utilizar herramientas con recubrimientos de alta dureza (como TiAlN o recubrimientos cerámicos) para resistir la abrasión.
2. Optimización de parámetros: Ajustar la velocidad de corte (Vc) y el avance (f) para evitar las zonas críticas de formación de aresta postiza.
3. Gestión de fluidos: Mantener los sistemas de refrigeración limpios mediante filtrado continuo para eliminar partículas abrasivas que puedan causar un desgaste prematuro.

• ISO 8688-2:1989 - Ensayos de vida útil de herramientas en fresado^[2]
• UNE-EN ISO 8688: Especificaciones sobre el deterioro de herramientas^[3]
• Fundamentos de tribología y mecanismos de desgaste (Noria Latín América)^[4]
• Mecanismos de desgaste en herramientas de corte (Universidad Federal de Paraná)^[5]