MECANISMO Y ORIGEN DE LA FRICCIÓN EN MATERIALES VISCOELÁSTICOS EN CONTACTO CON SUPERFICIE RUGOSA

BUEZAS, F.; RANGO, I.; FERNANDEZ TERENZI, S. N.; PRIETO, G.

Ciudad de México

Otro; 1er Reunión Latinoamericana de Ingeniería de Superficies y Tribología; 2022

En este trabajo se expone un método para estimar el coeficiente de fricción entre un cuerpo sólido viscoelástico y una superficie rugosa, a partir del modelado computacional del contacto entre ellos. El coeficiente de fricción se obtiene como función de la topología de la superficie y de los parámetros constitutivos. Para ello, el cuerpo deformable se modeló como un material del tipo Kelvin-Voigt mediante un modelo bi-dimensional basado en el formalismo de la mecánica del continuo. La rugosidad se obtuvo mediante mediciones de un material real, realizadas con un microscopio laser confocal. Luego la topografía de la superficie fue modelada como una condición de borde. Las ecuaciones se aproximaron mediante el método de elementos finitos. Paralelamente, se realizaron ensayos tribológicos de tipo deslizante. El cuerpo viscoelástico seleccionado fue un cilindro de polibutadieno de 10 mm de diámetro y 20 mm de longitud, mientras que para la superficie rugosa se empleó un bloque de madera de rugosidad Ra = 2.7 µm. En todos los casos, la longitud de carrera fue de 10 mm y la carga normal aplicada de 1 N. Las velocidades de deslizamiento fueron de 0.5, 5 y 50 mm/s. Se registró el coeficiente de fricción de manera continua en cada corrida, realizándose al menos tres ensayos válidos por cada condición. Los resultados de las simulaciones muestran una curva donde se observa un aumento del coeficiente a velocidades bajas, seguido de un posterior decrecimiento con la velocidad. Los resultados de los ensayos de laboratorio se corresponden con los de las simulaciones.