Determinación de la vida útil de un hilo: Más rápido, más preciso y más económico, incluso para soluciones a medida
Los husillos roscados y las tuercas han sido un elemento central de la vida moderna desde los albores de la industrialización. Un hecho sorprendente: en la actualidad, es prácticamente imposible predecir su durabilidad y desgaste, algo de vital importancia para asegurar sus inversiones. Presentamos el nuevo sistema de pruebas de roscas TriboLife: puede reproducir rápidamente el desgaste mediante pruebas experimentales, haciendo que los costosos bancos de pruebas de resistencia sean en gran medida redundantes.
La fricción produce calor. Incluso los no ingenieros pueden comprender esta afirmación con facilidad. Pero la fricción es mucho más. Más concretamente, la fricción es la resistencia que se produce cuando dos cuerpos en contacto se mueven. La fricción proporciona agarre. La fricción nos permite detenernos en un suelo de baldosas húmedo después de ducharnos.
Antiguas leyes de la fricción de 1699 y muchas preguntas sin respuesta
Hay muchos ejemplos del efecto positivo de la fricción. Pero la fricción también causa mucha consternación a los ingenieros y las aplicaciones técnicas, lo que puede verse fácilmente en el ejemplo de los husillos roscados. Si los husillos roscados se instalan en máquinas y sistemas, suelen estar expuestos a grandes cargas. Por lo tanto, la fiabilidad y la máxima durabilidad son de especial importancia, sobre todo en el caso de los equipos de elevación. El problema: incluso hoy en día, a la ciencia le sigue resultando difícil calcular con precisión las fuerzas de fricción. Las leyes de la fricción que utilizamos hoy en día se remontan a Guillaume Amontons en el año 1699.
En roscas y máquinas: La fricción provoca vibraciones
Los efectos de la fricción estática y la fricción por deslizamiento influyen directamente en las vibraciones de la pieza y, por tanto, dificultan la predicción fiable de la vida útil de las roscas. Sin embargo, los investigadores vuelven a centrarse ahora en este tema. Si observamos las superficies de dos superficies en contacto a nivel atómico, las mediciones muestran que las superficies experimentan vibraciones extremas a partir de una determinada amplitud. Estas vibraciones continúan como vibraciones en el hilo y son completamente desordenadas y caóticas a nivel atómico. En otras palabras: la fricción es y sigue siendo difícil de calcular en números exactos. En la práctica, llegar a una afirmación fiable sobre la durabilidad y la vida útil de las roscas suele implicar largas pruebas de esfuerzo durante muchas semanas. La simulación del envejecimiento consume recursos, cuesta mucho dinero y presiona sobre la productividad.
«Por supuesto, como especialistas en roscas, se nos pregunta constantemente por la vida útil de nuestros productos», afirma Moritz von Soden, Director General de Bornemann Gewindetechnik. «Nuestros ingenieros tienen que explicar entonces la complejidad de la fricción física. Especialmente para las roscas trapezoidales, apenas existen métodos de cálculo fiables. Sin embargo, en colaboración con SincoTec Test & Engineering GmbH, hemos conseguido desarrollar un procedimiento de ensayo que nos permite determinar la vida útil de un sistema husillo/tuerca de forma muy precisa y mucho más rápida.»
Innovador, rápido y preciso: el sistema de comprobación de roscas TriboLife
Los daños por fatiga suelen utilizarse para calcular la vida útil de los componentes en ingeniería mecánica (una fractura del material, por ejemplo). Sin embargo, en el caso de las roscas, el «fallo total» es un factor menos importante que el cálculo del desgaste. Por tanto, en el caso concreto de las roscas trapezoidales, el diseño no es sinónimo de cálculo de la vida útil.
Con TriboLife, los procesos de envejecimiento pueden reproducirse experimentalmente más rápido que nunca. Esto hace que los ensayos a largo plazo en bancos de pruebas especialmente diseñados sean en gran medida superfluos. Pueden aplicarse precargas de varias toneladas. Se puede introducir una gran variedad de lubricantes diferentes. La interacción entre la tuerca y la rosca está garantizada gracias a un ángulo ajustable libremente. Además, las roscas pueden someterse a una amplia gama de temperaturas durante las pruebas. TriboLife alcanza frecuencias de prueba de 25 hercios, lo que significa que el desgaste que se produce a lo largo de 10 años puede reproducirse en una semana. Para muchos diseñadores, especialmente los que trabajan en nuevos desarrollos, este tipo de datos fiables sobre el desgaste es importante, sobre todo cuando se trata de comparar materiales y métodos de producción de varias series de pruebas entre sí.
Cálculo experimental de la vida útil de componentes roscados complejos
«Predecir con precisión la vida útil de las roscas sigue siendo un reto, incluso con TriboLife. Pero su ámbito de aplicación es muy amplio. El rápido sistema de ensayo es realmente beneficioso, especialmente para diseñar correctamente roscas trapezoidales», explica el ingeniero Steffen Krause, Director de Desarrollo de SincoTec Test & Engineering GmbH. «Permite a nuestro socio colaborador Bornemann asistir a clientes exigentes a un nivel completamente nuevo. Recuerde: hasta ahora, los ensayos intensivos de resistencia eran simplemente demasiado caros para la mayoría de las aplicaciones. TriboLife nos permite hacer más – seremos capaces de hacer declaraciones precisas sobre el desgaste y la vida útil en el futuro, incluso para roscas especiales.»
También puede encontrar más información sobre TriboLife en YouTube:
Acerca de Bornemann
Bornemann Gewindetechnik (www.bornemann-gewindetechnik.de) fabrica roscas de todas las formas y tamaños especiales. Producimos soluciones a medida para tecnología de elevación y aplicaciones hidráulicas de acero, así como equipos de plataforma y válvulas de compuerta para presas, por citar sólo algunos ejemplos. Además de los exigentes trabajos de alta precisión en roscas de contrafuerte, tornillos de alimentación y roscas de arranque múltiple, también nos centramos en la producción de husillos de rosca trapezoidal y juegos de tuercas de gran tamaño listos para montar. Como material de partida puede utilizarse cualquier tipo de material mecanizable. Los tamaños estándar de los husillos roscados van de 10 a 300 mm de diámetro y hasta 10 m de longitud. Se pueden fabricar longitudes mayores de hasta 100 m en diseños de varias piezas. El proceso de fabricación optimizado de Bornemann produce superficies roscadas que alcanzan una calidad equivalente a la de las roscas rectificadas.