Abrasive wear of composites based on CuPb30 alloy reinforced with graphite particles

Desgaste abrasivo de compuestos basados en aleación CuPb30 reforzada con partículas de grafito

El objetivo del estudio era evaluar la velocidad de desgaste y las propiedades mecánicas de los materiales compuestos basados en la aleación de cobre CuPb30 reforzada con partículas de grafito y el intento de sustituir el escaso estaño de los bronces portantes por partículas de grafito. Los materiales compuestos se prepararon mediante el método de mezcla mecánica. Las suspensiones de materiales compuestos, así como la aleación matriz, se fundieron por gravedad en moldes metálicos y de concha. Se determinó el efecto de la carga de la muestra sobre la cantidad de desgaste y las propiedades mecánicas de los materiales ensayados.

INTRODUCCIÓN

En los procesos de desgaste de las piezas de máquinas y dispositivos, lo más importante son parámetros como: la velocidad de deslizamiento de las superficies de rozamiento, la carga y la temperatura de funcionamiento de las piezas desgastadas. Sin embargo, el factor más importante en los procesos de fricción es el material del que están hechas las piezas que trabajan en condiciones de fricción. Bajo la influencia del calor, durante el desgaste de las piezas de trabajo, se producen cambios en las propiedades mecánicas, físicas y químicas en la capa superficial. A medida que aumenta la temperatura, disminuye la dureza, lo que afecta significativamente al curso de las deformaciones de la capa superficial [1, 2].

El cobre y sus aleaciones no han despertado mucho interés como material de matriz en materiales compuestos, principalmente debido a las dificultades tecnológicas asociadas a la producción de este tipo de compuestos. La producción de estos materiales compuestos es difícil debido a la susceptibilidad de las aleaciones de Cu a la llamada fragilización por hidrógeno que causa microfisuras [3].

Las propiedades de los materiales compuestos metálicos son el resultado o la suma de las propiedades de los componentes a partir de los cuales se construye el compuesto, así como sus fracciones de volumen y su distribución en la matriz reforzada [3 - 5]. Igualmente importante es la selección de un material adecuado para la matriz del material compuesto, así como el tamaño y la forma de las partículas cerámicas [6, 7]. Las aleaciones de cobre reforzadas con partículas cerámicas presentan una interesante combinación de propiedades de resistencia, plásticas y de resistencia al desgaste abrasivo. También se caracterizan por su elevada conductividad eléctrica y térmica. Los materiales compuestos a base de cobre se producen mediante diversos métodos, por ejemplo, pulvimetalurgia, que consiste en la mezcla mecánica de los componentes, la compactación en frío y la posterior consolidación en caliente [8], o con el uso de sinterización con participación parcial o total de fase líquida.  También es posible aplicar un proceso de saturación por infiltración de aleaciones o metales, de un esqueleto poroso previamente obtenido por prensado y sinterizado [9]. Sin embargo, se trata de tratamientos costosos y complicados.