Estudio de desgaste de recubrimientos duros en una herramienta de arado tipo cincel

Abstract

Se estudió la resistencia al desgaste de cuatro recubrimientos duros aplicados en una herramienta de arado tipo cincel, comparados con el desgaste de una herramienta comercial. Se planteó un diseño experimental de 1 factor, 5 tratamientos y 12 bloques aleatorizados, con pruebas a escala real, llevadas a cabo en un suelo franco arcilloso. Se usaron dos electrodos de alto cromo y alto carbono (Fe-C-Cr y Fe-C-Cr-Nb), cada uno de ellos, aplicados mediante el proceso FCAW en deposiciones de una y dos capas, respectivamente, sobre una herramienta de arado tipo cincel, fabricada en acero ASTM A36, alcanzando la misma geometría de una herramienta comercial; conformando así cuatro recubrimientos. Las capas fueron aplicadas en la sección de la herramienta más propensa al desgaste. Se analizó su composición química, microestructura, dureza, mecanismos de desgaste abrasivo y sus costos directos de fabricación. Los recubrimientos duros presentaron durezas entre 650 HV y 950 HV. El primer electrodo, aplicado en una y dos capas, produjo microestructuras hipereutécticas con carburos tipo M7C3, con matriz de austenita; el segundo electrodo, depositado de forma similar, originó carburos de los tipos M7C3 y MC, con matriz de ferrita. La herramienta comercial tuvo una dureza de 280 HV y una microestructura de fundición nodular, con matriz de ferrita. El principal mecanismo de desgaste abrasivo sobre los recubrimientos fue el microcorte. Las herramientas recubiertas, tuvieron en campo una resistencia al desgaste entre similar y 2 veces mayor que la herramienta comercial, sin embargo, resultaron entre 19% y 57% más costosas que esta última.

Abstract: Wear resistant of four hardfacings on an agricultural chisel plow was studied, compared to a commercial tool wear. A design of experiment with 1 factor, 5 treatments and 12 randomized blocks with full-scale tests was under taken in a clay loam soil. Two electrodes of high chromium and high carbon (Fe-C-Cr-C and Fe-Cr-Nb) were applied, each, using FCAW process in one and two layers, on a chisel plow tool, made of ASTM A36 steel, achieving the same geometry of a commercial tool, thus forming four hardfacings. The layers were applied in the share of the tool more prone to wear. The chemical composition, microstructure, hardness, abrasive wear mechanisms, direct costs of manufacturing and their relationship were analyzed. Hardfacings showed hardness between 650 and 950 HV. The first electrode, applied on one and two layers, reached each them a hypereutectic microstructure with M7C3 type carbides and austenite matrix, and the second electrode, similarly deposited, originated carbides of type MC and M7C3 with ferrite matrix. The commercial tool had a hardness of 280 HV and a microstructure of nodular cast iron with ferrite matrix. The main mechanism of abrasive wear of the hardfacings was microcut. Hardfaced agricultural chisel plows had similar wear resistance and 2 times higher than the commercial tool, however, were more expensive between 19 and 57%