Teorías de falla, concentración de esfuerzos y fatiga Modos de Fallas

Perdida de diente total o parcial

Tipo de Fractura

Definición

Causas

Imagen

Fractura dúctil

Presenta cizallado del diente acompañado de una considerable deformación plástica.

• Sobrecarga por elevado torque.
• Ausencia de capa endurecida.
• Espesor bajo de la capa endurecida.

[pic 1]

Fractura frágil

Fractura con apariencia granular brillante y sin deformación plástica aparente.

• Sobrecarga por elevado torque.
• Espesor alto de la capa endurecida.

[pic 2]

Fatiga

Fractura progresiva que se propaga durante el trabajo del engranaje. Su superficie es tersa y normalmente presenta marcas elípticas concéntricas al origen.

• Torque continuo de operación superior al recomendado.
• Dureza de núcleo y/o capa endurecida baja.

[pic 3]

Pérdida de geometría del diente

Desgaste abrasivo

Cuando la superficie de los dientes de un engranaje se mecanizan o pulen en servicio.

• Lubricante con partículas.
• Baja velocidad.
• Viscosidad baja o alto torque.
• Dureza baja en capa endurecida.

[pic 4]

Desgaste adhesivo

Cuando entre dos engranajes se transfiere metal, debido a que entran en contacto directo porque se rompe la capa de lubricante.

• Dureza de aditivos.
• Dureza baja en capa endurecida
• Alta velocidad o temperatura.
• Falla en sistema de lubricación.

[pic 5]

Corrosión

Deterioro de la superficie por acción química, se presentan picaduras y/o depósitos sobre los dientes.

• Contaminación del lubricante por químicos o agua.
• Mezclar marcas de aceites.
  Ausencia o deficiencia de aditivo anticorrosivo.

[pic 6]

Picado (fatiga superficial)

Consiste en una pérdida localizada de material, normalmente en forma de pequeñas cavidades.

• Viscosidad baja del lubricante.
• Ausencia o deficiencia de aditivo.

[pic 7]

Micropicado o descascarado (fatiga superficial)

Picado severo, en el cual grandes trozos de material se desprenden de la superficie.

• Las mismas causas del picado, pero más severas.

[pic 8]

Arrugamiento (deformación plástica baja)

Presenta forma de olas o escamas perpendiculares a la dirección de deslizamiento.

• Viscosidad baja del lubricante.
• Torque continuo o de operación superior al recomendado.
• Baja velocidad.

[pic 9]

Acanalado (deformación plástica baja)

Surcos que siguen la dirección de deslizamiento a lo largo de la superficie del diente.

• Viscosidad baja del lubricante.
• Baja velocidad.
• Torque continuo o de operación superior al recomendado.

[pic 10]

Indentación (deformación plástica alta)

Provocada por material extraño que se atrapa en el acoplamiento de los dientes y va destruyendo su perfil a medida que se realiza el trabajo.

• Presencia de elementos extraños entre engranajes.
• Consecuencia de la fractura de dientes o del micropicado.

[pic 11]

Aplastamiento, afilado o rebaba (deformación plástica alta)

Deformación de los dientes que lleva a formas triangulares y/o flujo lateral que genera viruta.

• Viscosidad y/o velocidad baja.
• Torque continuado de operación superior al recomendado.

[pic 12]

Agrietamiento

Grietas en cara de dientes

Fase inicial de una pérdida parcial de dientes por fatiga.

• Inadecuado acabado superficial de los dientes.
• Las grietas pueden iniciarse a partir de macropicaduras.

[pic 13]

Grietas en base de dientes

Etapa inicial de la perdida total o parcial de diente por fractura dúctil, frágil o fatiga.

• Mismas características de la perdida total o parcial de diente.

[pic 14]

Grietas en alma o llanta

Grietas originadas en pie de diente que buscan el centro del engranaje. Normalmente formados por fatiga.

• Diseño inadecuado por bajo espesor de llanta.

[pic 15]

Grietas en discontinuidades

Grietas normalmente de fatiga que nuclean en agujeros de lubricación, alojamiento de cuñas, estriados, agujeros aligerados de peso o en otros concentradores.

• Agujeros, cuñeros, estriados, etc., mal calculados.
• Sobrecarga elevada o torque continuado de operación superior al recomendado.

[pic 16]

Factores de riesgo

Sobrecalentamiento

Los dientes o el área afectada presentan una gama de colores amarillo (200°C), azul (300°C) y marrón oscuro (400°C) aprox.

• Desembocará rápidamente en desgaste adhesivo.
• Se degrada al lubricante y se aceleran los demás mecanismos de falla.

[pic 17]

Problemas al reconstruir

Debido a la precisión dimensional, al tratamiento superficial, la dureza y a la composición química de los aceros utilizados en los engranajes, no es aconsejable repararlos por soldadura.

• Diferencias dimensionales.
• Dureza inferior requerida.
• Acelera los mecanismos de falla descritos en esta guía.

[pic 18]

Factores de riego por engrane irregular

Concentración de carga

El engranaje muestra signos que todo el flanco del diente no trabajó uniformemente.

• Causas: Desalineamiento, deflexión del eje, distorsión por tratamiento térmico, mal mecanizado o montaje, etc.
• Consecuencias: Acelera los mecanismos de falla.

[pic 19]

Interferencia

En la base de los dientes se nota un desgaste anormal generado durante la operación.

• Causas: Reducido número de dientes, desalineamiento, alta presión radial entre engranajes.
• Consecuencias: Acelera los mecanismos de falla.

[pic 20]