¿Qué causa la esticción? Cómo reducirlos.

A menos que estés jugando el violín, la esticción o el deslizamiento de palo, es una condición no deseada causada por la diferencia entre la fricción estática y dinámica entre las dos superficies. Cuando se produce la esticción en las guías lineales, puede conducir a la charla (movimiento "cecina"), el movimiento incautado, los requisitos de torque fluctuantes o una pérdida de precisión en forma de sobreímetro.

¿Qué causa la esticción?

El coeficiente de fricción estática (μs) entre dos superficies es casi siempre más alto que el coeficiente de fricción dinámica (cinética) (μK), y esta variación en la fricción es la causa subyacente de Stick-Slip.

Todas las superficies tienen cierta rugosidad. Incluso las superficies altamente terminadas y pulidas no son perfectamente suaves: tienen picos (denominados "asperezas") y valles que reducen el área de contacto efectiva de las superficies. En otras palabras, en algunos lugares, solo los picos de las dos superficies están en contacto, mientras que en otros lugares, los picos de una superficie se asientan en los valles de la otra superficie. Y en algunos lugares, no hay contacto entre las superficies.

Debido a que las áreas de contacto individuales son muy pequeñas, la presión entre las superficies es extremadamente alta (presión = fuerza ÷ área), y la adhesión ocurre en estos puntos a través de un proceso conocido como soldadura en frío.

Antes de que las superficies puedan moverse, los enlaces que causan esta adhesión deben romperse. Del mismo modo, donde las superficies se entrelazan (los picos de una superficie se establecen en los valles de la otra superficie), la abrasión o la deformación plástica, deben ocurrir para romper estas áreas enclavadas y permitir que las superficies se muevan.

Una vez que la fuerza motriz es lo suficientemente alta como para romper estos enlaces entre las superficies, y superar la fricción estática, comienza el movimiento. Pero incluso durante el movimiento, todavía se produce algo de abrasión porque las superficies todavía no son perfectamente suaves. La resistencia al movimiento debido a la rugosidad de la superficie restante se conoce como fricción dinámica o cinética.

Cómo reducir la esticción

Para los rodamientos lineales que usan lubricación (prácticamente todos los rodamientos de recirculación y algunos cojinetes lisos), el movimiento entre las superficies del rodamiento atrae la lubricación en los espacios microscópicos entre las superficies. A medida que aumenta la velocidad relativa de las superficies, la película de lubricación se vuelve más gruesa y se reduce el contacto de superficie a superficie, por lo que disminuye la fricción entre las superficies.

Pero los rodamientos lineales viajan a una distancia finita y luego regresan en la dirección opuesta (a diferencia de los rodamientos radiales, que pueden girar en la misma dirección indefinidamente), por lo que pasan una buena cantidad de tiempo en lo que se conoce como lubricación mixta, donde la fricción está determinada por las propiedades de las superficies y las propiedades del lubricante. Por lo tanto, la lubricación adecuada es la mejor manera de controlar o reducir los efectos de la esticción en los rodamientos de recirculación (y en algunos rodamientos lisos).

Stick-Slip, o esticción, a menudo es más problemático en los rodamientos lisos que en los rodamientos de recirculación. Esto se debe a que los rodamientos simples experimentan una mayor diferencia entre los coeficientes de fricción estática y dinámica. Y el coeficiente de fricción de un rodamiento liso puede variar, dependiendo de la carga aplicada, el desgaste y los factores ambientales.

Para los rodamientos lisos que viajan en ejes redondos, una forma de contrarrestar los efectos del deslizamiento de palo es elegir los ejes con el acabado superficial más alto (rugosidad de la superficie más baja) que es práctica. Y después de la relación 2: 1 (también denominada regla 2: 1 o la relación de unión), lo que especifica que la distancia del brazo del momento no debe ser más del doble de la longitud del cojinete, a menudo es necesaria para evitar el deslizamiento de palo en aplicaciones de rodamiento liso.

Otra opción para minimizar, o incluso prevenir, Stick-Slip es usar guías de rodamiento de aire. Para los rodamientos de aire, la fricción es únicamente una función de la cizalladura del aire del movimiento. Por lo tanto, la diferencia entre la fricción estática y cinética en un conjunto de cojinetes de aire es esencialmente cero, por lo que el problema del deslizamiento Stick se elimina virtualmente.