Las placas de poliamida se utilizan para fabricar guías, patines, casquillos y otras piezas sometidas a contacto y desgaste en maquinaria industrial. Su baja densidad, su capacidad de amortiguación y la variedad de formulaciones permiten resolver aplicaciones en las que el contacto directo entre metales resulta inconveniente.
La selección exige definir el grado concreto y sus condiciones de trabajo. La humedad modifica las dimensiones y las propiedades mecánicas; la temperatura y el tiempo bajo carga condicionan la deformación; y el rozamiento depende también de la superficie con la que desliza la pieza.
Qué material se está especificando
PA6 y PA66 son poliamidas alifáticas semicristalinas habituales en semielaborados mecanizables. La designación del polímero debe completarse con el proceso de fabricación y los aditivos: una PA6 extruida, una PA6 colada y una PA6 con lubricante interno tienen prestaciones diferentes. El color por sí solo no identifica la formulación.
PA6 extruida, PA6 colada y PA66
La extrusión transforma una resina ya polimerizada en placas, barras o tubos. En la PA6 colada, el polímero se forma dentro del molde a partir del monómero. La colada facilita la fabricación de secciones grandes y piezas próximas a su geometría final, pero no establece por sí sola la idoneidad para cualquier carga.
| Material | Interés habitual | Comprobación necesaria |
|---|---|---|
| PA6 extruida | Piezas mecanizadas de uso general | Estado de humedad, tensiones residuales y disponibilidad de sección |
| PA6 colada | Grandes secciones, apoyos y elementos de desgaste | Grado, carga sostenida y condiciones de deslizamiento |
| PA66 | Aplicaciones que requieren su combinación de rigidez y comportamiento térmico | Prestaciones del semielaborado a la temperatura real de trabajo |
| PA11 y PA12 | Menor sensibilidad a la humedad que las PA6 y PA66 habituales | Rigidez, deformación y suministro de placa adecuados |
Los lubricantes internos y los refuerzos constituyen modificaciones distintas. Un grado optimizado para deslizamiento no tiene por qué contener fibra de vidrio; un grado reforzado no tiene por qué ofrecer el menor desgaste del conjunto. La ficha debe identificar ambos aspectos. Véanse la documentación general de poliamidas de MCG y su clasificación de formulaciones.
Carga, velocidad y desgaste: qué hay que calcular
En una placa de deslizamiento, una primera estimación de la presión media es p = F/A, donde F es la fuerza normal y A el área efectiva de apoyo. La distribución real puede ser desigual por flexión, desalineación, tolerancias o contacto en los bordes. La resistencia a tracción de catálogo no es una presión admisible de apoyo.
Cómo interpretar el producto PV
El producto PV = p × v relaciona la presión de contacto con la velocidad de deslizamiento. Ayuda a estudiar la exigencia tribológica y el calentamiento, pero no sustituye las comprobaciones de presión máxima, temperatura, arranque, desgaste y deformación.
Un límite PV o un coeficiente de fricción solo resulta comparable si se conocen el ensayo, la contraparte, la rugosidad, la lubricación y las condiciones ambientales. Tampoco se trasladan automáticamente los resultados de un cojinete cilíndrico a un patín plano. Una pérdida de espesor expresada en µm/km es una tasa de desgaste lineal; debe distinguirse de un factor volumétrico normalizado por carga y distancia. Las notas de ensayo de una PA6 modificada muestran por qué las condiciones acompañan a cada dato.
Humedad y tolerancias de las piezas mecanizadas
La poliamida absorbe agua del ambiente. Esto puede aumentar sus dimensiones, reducir su rigidez y modificar su comportamiento al impacto; en algunos grados aumenta la tenacidad. La magnitud y la velocidad del cambio dependen del grado, el espesor, la temperatura y la exposición.
Absorción tras 24 horas de inmersión, equilibrio a una humedad relativa determinada y saturación en agua son condiciones diferentes. Un dato de una de ellas no permite dar por conocidas las otras. El 50 % de humedad relativa utilizado en determinados ensayos es una referencia de laboratorio; el diseño debe cubrir el ambiente real y el estado inicial de la pieza.
Por qué una compensación fija no garantiza la cota final
Como ejemplo matemático, si una cota exterior debiera alcanzar 50 mm después de un crecimiento lineal conocido del 0,8 %, su valor inicial sería 50/1,008 = 49,603 mm. El cálculo solo sirve si ese crecimiento está justificado para el material, la geometría y la exposición considerados.
No demuestra que mecanizar a esa medida asegure una tolerancia final de ±0,05 mm. La variación de humedad, la dispersión del material, la temperatura de medición, las tensiones residuales y las restricciones del montaje forman parte del presupuesto de tolerancias. La documentación de Toray sobre cambio dimensional explica además la influencia de la geometría y la orientación.
En el plano de fabricación deben figurar la condición de acondicionamiento y la temperatura de verificación. Cuando la holgura sea crítica, el procedimiento debe incluir estabilización y comprobación dimensional en condiciones representativas del servicio.
Temperatura de fusión, HDT y servicio continuo
Estos datos responden a preguntas distintas. La temperatura de fusión caracteriza una transición del material. La HDT mide una deflexión bajo condiciones normalizadas de carga y calentamiento. La temperatura de servicio continuo publicada por un fabricante responde a su criterio de envejecimiento y a las limitaciones indicadas en la ficha.
Ninguno de esos valores constituye, por sí solo, una temperatura admisible para una pieza cargada. El propio alcance de ASTM D648 advierte que sus datos no están destinados al diseño ni a predecir la duración a temperatura elevada.
La fluencia se comprueba para carga y duración
La fluencia es el aumento de deformación con el tiempo bajo carga mantenida. Debe evaluarse con curvas o datos aplicables al grado, la temperatura, la humedad y la duración prevista. Un estabilizante térmico puede mejorar la resistencia al envejecimiento sin resolver por sí solo la deformación mecánica.
Por ejemplo, una ficha de PA6 colada distingue 80 °C de HDT a 1,8 MPa y 90 °C de servicio continuo en aire según su criterio de 20.000 horas. Son datos de ese grado y esos ensayos, no temperaturas de diseño universales para todas las poliamidas.
Mecanizado: controlar calor, amarre y tensiones
El proceso debe utilizar herramientas afiladas, evacuación suficiente de viruta y apoyos que eviten deformar la pieza durante el amarre. En desbastes importantes conviene distribuir la retirada de material y prever la estabilización antes del acabado y la inspección final.
Los parámetros de corte, la refrigeración y un eventual precalentamiento se establecen para el grado, la sección y la operación. El refrigerante debe ser compatible con el material y con el uso final. Si aporta agua, su efecto sobre la condición dimensional debe controlarse.
El recocido de alivio de tensiones y el acondicionamiento de humedad tienen objetivos distintos. El ciclo de recocido depende del material y del espesor; no existe una obligación general de emplear nitrógeno ni una receta única para toda PA6 o PA66. Las indicaciones de mecanizado y tratamiento de Ensinger y el manual de mecanizado de MCG ofrecen orientaciones que deben aplicarse dentro de su alcance.
Montaje de placas sobre bastidores metálicos
La unión debe transmitir las fuerzas y permitir los movimientos compatibles con su función. El cálculo incluye dilatación térmica diferencial, cambio de dimensiones por humedad, tolerancias y deformación bajo apriete. En guías largas pueden utilizarse referencias fijas y puntos que permitan desplazamiento, con colisos o sistemas de retención dimensionados para el recorrido necesario.
No existe una holgura de tornillo de hombro válida para cualquier placa. La geometría debe asegurar la retención, evitar el aprisionamiento no previsto y mantener los elementos metálicos fuera de la superficie de deslizamiento durante el desgaste admisible.
Para visualizar el orden de magnitud, una longitud de 1 m con un coeficiente supuesto de dilatación de 100 µm/(m·K) crece 4 mm ante un incremento de 40 K, antes de considerar humedad y movimiento del soporte. Es un ejemplo de cálculo; el coeficiente aplicable se toma de la ficha del grado y del intervalo térmico correspondiente.
Aplicaciones y límites que deben mantenerse
Las placas mecanizadas pueden formar parte de guías de transportadores, apoyos deslizantes, elementos de desgaste y maquinaria de elevación. La especificación debe incluir también la superficie de contacto, la contaminación abrasiva y la accesibilidad para inspección y sustitución.
En una grúa, cambiar el material de un patín no autoriza a modificar el diagrama de cargas, el ángulo mínimo ni las condiciones de telescopado. La sustitución se realiza conforme a la especificación del fabricante del equipo. Los límites de estabilidad y funcionamiento se mantienen, como ilustra el manual de operación de Grove GRT8120.
Autolubricado y mantenimiento
Un grado con lubricantes internos puede permitir funcionamiento sin lubricación externa en una aplicación verificada. Eso no elimina las inspecciones de desgaste, fisuras, holguras o fijaciones, ni sustituye el programa de mantenimiento de la máquina. El manual de diseño de poleas de MCG incluye inspecciones y criterios de sustitución para sus componentes de poliamida.
Productos químicos, electricidad y contacto alimentario
La compatibilidad química se comprueba para el fluido real, su concentración, temperatura, tiempo de contacto y carga mecánica. Una resistencia favorable a un aceite o combustible no demuestra compatibilidad con todos sus aditivos o con los productos de limpieza; las tablas de resistencia química de Ensinger distinguen las condiciones de exposición.
En aislamiento eléctrico se verifican el grado, la humedad y las condiciones del ensayo: la ausencia de fibra conductora no basta para acreditar la función aislante. Véanse los criterios para plásticos eléctricamente aislantes.
En contacto alimentario se exige la documentación del grado y de sus condiciones de uso. La evaluación considera tiempo, temperatura, alimento, limpieza y pieza final. Una designación comercial o la reducción del engrase no garantiza ausencia de contaminación, como recoge la documentación de Ensinger para industria alimentaria.
Qué debe contener la especificación de compra
- Identificación: polímero, proceso, grado, aditivos, fabricante y trazabilidad del suministro.
- Servicio: fuerzas, área efectiva, velocidad, ciclos, duración, temperatura, humedad y agentes químicos.
- Interfaz: material de contraparte, rugosidad, lubricación y contaminación prevista.
- Fabricación y montaje: plano, tolerancias funcionales, acondicionamiento, fijaciones y movimientos permitidos.
- Aceptación y mantenimiento: mediciones, pruebas funcionales, desgaste admisible e intervalos de inspección.
La selección queda justificada cuando la pieza mantiene su función en las condiciones previstas durante su vida de servicio.
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