Determinación de la vida útil de las roscas: más rápido, preciso y económico – también para soluciones especiales

Desde el comienzo de la industrialización, los husillos roscados y las tuercas han desempeñado un papel central. Un hecho sorprendente: hasta la fecha, las declaraciones relativas a la vida útil y al desgaste son difícilmente viables, pero serían de especial importancia en lo que respecta a la seguridad de la inversión. Totalmente novedoso es el sistema de ensayo de roscas TriboLife: con él se puede reproducir el desgaste de forma rápida y empírica, lo que hace que el costoso banco de pruebas de resistencia sea en gran medida superfluo.

La fricción genera calor. Incluso los que no son ingenieros saben utilizar bien esta afirmación. Pero la fricción es mucho más que eso. Expresado de forma exacta, la fricción es la resistencia que se produce durante el movimiento de dos cuerpos en contacto. La fricción proporciona soporte y la fricción nos permite, con un poco de suerte, detenernos incluso en un suelo de baldosas húmedo después de una ducha.

Antiguas leyes de fricción de 1699 – y muchas preguntas abiertas

Hay muchos ejemplos de que la fricción tiene un efecto positivo. Sin embargo, lo que hace que la fricción sea tan ambivalente para los ingenieros y las aplicaciones técnicas, puede demostrarse con los husillos roscados. Cuando se utilizan en máquinas en máquinas e instalaciones, suelen estar expuestos a cargas elevadas, por ejemplo en la tecnología de elevación de cargas pesadas. Sin embargo, la fiabilidad y la máxima vida útil desempeñan un papel especial en los sistemas de elevación. El quid de la cuestión: hasta la fecha de hoy, a la ciencia le sigue resultado difícil calcular con precisión las fuerzas de fricción. Las leyes de fricción aún vigentes se remontan a Guillaume Amonton y al año 1699.

En roscas y máquinas: la fricción provoca vibración

Los efectos de la fricción estática y de la fricción dinámica tienen una influencia directa en las vibraciones de las piezas y, por lo tanto, complican las predicciones de vida útil de las roscas. Sin embargo, los investigadores se están centrando de nuevo en este tema y si observamos las superficies de dos cuerpos de fricción mutua a nivel atómico, las mediciones muestran que las superficies empiezan a sufrir oscilaciones extremas a partir de una cierta amplitud. Estas oscilaciones se convierten en vibraciones en la rosca – a nivel atómico completamente desordenadas y caóticas. Dicho de otro modo: la fricción es y sigue siendo difícil de calcular en cifras exactas. Para aproximarse a predicciones fiables sobre la durabilidad y la vida útil de las roscas, se necesitan largos ensayos prácticos de carga durante muchas semanas. La simulación del envejecimiento consume muchos recursos, cuesta mucho dinero y reduce la productividad.

«Como especialistas en roscas, se nos pregunta repetidamente sobre la vida útil de nuestros productos. Especialmente en el caso de roscas trapezoidales, apenas hay métodos de cálculo fiables. Pero en colaboración con SincoTec Test & Engineering GmbH hemos podido desarrollar un procedimiento de ensayo con el que se puede determinar la vida útil del sistema husillo-tuerca de forma muy exacta y mucho más rápidamente” , dice Moritz von Soden, Director de Bornemann Gewindetechnik.

Innovador, rápido y preciso: el sistema de ensayo de roscas TriboLife

Para los componentes de la construcción de maquinaria se suele utilizar un daño por fatiga para el cálculo de la vida útil, por ejemplo una rotura de material. Sin embargo, en el caso de las roscas, no es tanto el «siniestro total» el que tiene el papel decisivo, sino la determinación del desgaste. Especialmente en el caso de roscas trapezoidales, el dimensionamiento no es equivalente a un cálculo de la vida útil.

Con TriboLife, los procesos de envejecimiento pueden ser reproducidos experimentalmente más rápido que nunca. Los ensayos a largo plazo en bancos de pruebas de construcción propia se vuelven en gran medida superfluos. Se pueden realizar precargas de varias toneladas. Se puede utilizar una gran variedad de lubricantes. La interacción entre la tuerca y la rosca está garantizada mediante un ángulo de libre ajuste. Además, se puede operar en un amplio rango de temperaturas en el modo de ensayo. TriboLife alcanza frecuencias de ensayo de 25 hertzios – el desgaste de 10 años se puede reproducir en una semana. Estos datos de desgaste fiables son especialmente importantes para muchos constructores a la hora de desarrollar nuevos productos, especialmente cuando se trata de comparar materiales y procesos de fabricación en varias series de pruebas.

Determinación empírica de la vida útil de componentes de roscas complejos.

«La predicción precisa de la vida útil de las roscas sigue siendo un reto incluso con TriboLife. Pero las posibilidades de aplicación son amplias; especialmente para el correcto dimensionamiento de las roscas trapezoidales, el sistema de ensayo rápido es una gran ventaja», explica el Dipl.-Ing. Steffen Krause, Director de desarrollo de SincoTec Test & Engineering GmbH, «como socio de cooperación nuestro, Bornemann puede asesorar a clientes exigentes a un nuevo nivel. Y no hay que olvidar que hasta ahora, los ensayos de fatiga intensivos eran simplemente demasiado caros para la mayoría de las aplicaciones. Con TriboLife es posible hacer más cosas – incluso para roscas especiales será posible hacer predicciones exactas sobre el desgaste y la vida útil en el futuro.»

Puede encontrar más información sobre TriboLife en Youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=tA4qDsPSmWk

Acerca de Bornemann

Bornemann Gewindetechnik (www.bornemann-gewindetechnik.de) fabrica componentes roscados en todas las formas posibles. Son soluciones especiales para aplicaciones en la tecnología de elevación e ingeniería hidráulica con acero, así como en la utilización de plataformas y válvulas de compuerta en represas, por nombrar sólo algunas. Además de los exigentes trabajos de precisión en roscas diente de sierra, tornillos sinfín y roscas de entrada múltiple, el foco está puesto en la producción de husillos de rosca trapezoidal y conjuntos de tuercas grandes y listos para el montaje. Los materiales de partida son todos materiales mecanizables. Los tamaños estándar de los husillos roscados van de 10 a 300 mm de diámetro y hasta 10 m de longitud. Se pueden producir longitudes mayores de hasta 100 m en versiones de varias piezas. Con ayuda de un proceso de fabricación optimizado por Bornemann se consiguen superficies de rosca en calidad de rectificado.