Contacto de superficies nominalmente planas

Resumen Se suele asumir que el área real de contacto entre dos superficies metálicas nominalmente planas está determinada por la deformación plástica de sus asperidades más altas. Esto lleva de inmediato al resultado de que el área real de contacto es directamente proporcional a la carga e independiente del área aparente, un resultado con muchas aplicaciones en las teorías de contactos eléctricos y fricción. Archard señaló que la deformación plástica no podía ser la regla universal e introdujo un modelo que mostró que, contrariamente a las ideas anteriores, el área de contacto podría ser proporcional a la carga incluso con contacto puramente elástico. Este documento describe una nueva teoría del contacto elástico, que está más estrechamente relacionada con superficies reales que las teorías anteriores. Mostramos cómo la deformación de contacto depende de la topografía de la superficie y establecemos el criterio para distinguir superficies que tocan elásticamente de aquellas que tocan plásticamente. La teoría también indica la existencia de una 'dureza de contacto elástico', una cantidad compuesta que depende de las propiedades elásticas y la topografía, que desempeña el mismo papel en el contacto elástico que la dureza convencional en el contacto plástico. Se ha construido un nuevo instrumento para medir la topografía de la superficie; con él se pueden medir experimentalmente los diversos parámetros que la teoría muestra que gobiernan el contacto superficial. Se han medido los radios típicos de las asperidades de la superficie. Se encontró, sorprendentemente, que eran órdenes de magnitud mayores que las alturas de las asperidades. Más generalmente, hemos podido estudiar las distribuciones de alturas de asperidades y de otras características superficiales para una variedad de superficies preparadas por técnicas estándar. Usando estos datos, encontramos que el contacto entre superficies es frecuentemente plástico, como se suele asumir, pero que las superficies que tocan elásticamente no son en absoluto poco comunes en la práctica de la ingeniería.