56 ARTILLERíA MEMORIAL , nº 173/1 - Junio de 2017 de Fig. 3: desgaste del tubo M185 EROSIÓN TÉRMICA El calentamiento del tubo se rea-liza principalmente dos formas: ◊ A través de la capa límite (capa que está en contacto con el áni-ma) de los gases de combustión. Es la trasferencia de calor por convección (propagación de ca-lor en un medio fluido por di-ferencias de densidad). Hay que tener en cuenta que las cargas de proyección que tienen una alta temperatura de combus-tión pueden producir gases de temperaturas tan altas como 3700° K. ◊ Un calentamiento del tubo de-bido a la fricción del proyectil. Dado que la transferencia de calor desde la combustión de la pólvora hasta la superficie del ánima tiene lugar en un lapso de tiempo de 20-30 ms, por lo que se acumula mucho calor sobre la su-perficie del ánima, normalmente a una profundidad de tan sólo 1 mm. La temperatura de los gases disminuye a medida que aumenta su volumen, por lo tanto la erosión térmica es crítica sólo en la parte inicial del rayado. Los estudios realizados por Law-ton concluyen que el desgaste ero-sivo al comienzo del rayado (w) por causas térmicas tiene en cuenta la temperatura máxima (Tmax) que al-canza el tubo y el tiempo de calen-tamiento, según la ley exponencial: = ⋅ T max w A e B 2 Donde la constante A (formula-da en la ecuación 1) depende de la composición de los gases pro-pulsores y B es otra constante que depende de la dureza del acero del ánima. Como se ve en la ley de Law-ton la dependencia del desgaste por causas térmicas es muy fuerte. En la ausencia de cambios en la composición de los gases pro-pulsores, para un tubo de acero de dureza típica un aumento del 10% en Tmax da lugar a un au-mento de la erosión del 250%. Las formulaciones de pólvoras de alta temperatura de combustión pue-den conducir a altas temperaturas del tubo, por lo que se concluye que estas pólvoras son altamente erosivas. Por lo tanto, se supone comúnmente que, la erosión se re-ducirá mediante el desarrollo de pólvoras de baja temperatura de combustión. Existe otro proceso físico identifi-cado como responsable de la erosión térmica, es el denominado proceso de fusión-fregado (melt-wipe), en el cual el material de la superficie del ánima se funde por causa del ca-lor y este metal fundido es elimina-do mediante la acción mecánica de partículas sólidas arrastradas en el flujo de gas propulsor o simplemen-te por el propio flujo. El punto de fusión del acero de un tubo es de unos 1720° K, bas-tante alto, por lo que es impro-bable que se produzca la fusión de un tubo nuevo. Pero los pun-tos de fusión de los productos de las reacciones químicas desarro-lladas en la superficie del ánima y que producen erosión química
MEMORIAL ARTILLERIA JUNIO 2017
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