Fabricacion De Un Engranaje De Acero

DATOS

Material de partida

Nombre comercial y composición

El material que se va a utilizar para la fabricación de la pieza es un AISI-SAE 4140, debido a que la pieza requiere las características que posee este material, ya que es un engranaje correspondiente a una caja de cambio de una motocicleta.

Clasificación

Es un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto.

El acero 4140 es uno de los aceros de baja aleación más populares por el espectro amplio de propiedades útiles en piezas que se someten a esfuerzo, con relación a su bajo costo. Al templarlo se logra muy buena dureza con una gran penetración de la misma, teniendo además un comportamiento muy homogéneo. Tiene también una buena resistencia al desgaste.

Propiedades tecnológicas

Maquinabilidad:

• Estirado en frío = 66%

• Laminado en caliente y recocido = 56%

Soldabilidad: Carbono equivalente máximo = 0,89%

Aplicaciones

Piezas de alta exigencia para la construcción de vehículos en general. Cigüeñales, árboles, palieres, engranajes de transmisión, etc. Piezas confeccionadas por estampado en frio (bulones de alta calidad).

Composición química (colada) % en peso

Carbono Manganeso Silicio Azufre Fósforo Cromo Molibdeno

0,38-0,43 0,75-1,00 0,20-0,35 0,040 máx 0,035 máx 0,80-1,10 0,15-0,25

Medidas normalizadas y forma de elaboración

Las medidas normalizadas de las barras de acero maciza de perfiles redondos, se encuentran en la siguiente tabla:

Perfiles Redondos

Diámetro Pulg. kg x m2

6,35 1/4 0,248

7,94 5/16 0,388

9,52 3/8 0,559

11,1 7/16 0,76

12,7 1/2 0,994

14,3 9/16 1,258

15,9 5/8 1,552

19,1 3/4 2,235

20,6 13/16 2,626

22,2 7/8 3,045

25,4 1 3,978

26,6 1 1/8 5,034

31,7 1 1/4 6,215

34,9 1 3/8 7,52

38,1 1 1/2 8,95

41,3 1 5/8 10,505

44,4 1 3/4 12,191

47,6 1 7/8 13,934

50,8 2 15,91

53,9 2 1/8 17,953

57,1 2 1/4 20,186

63,5 2 1/2 24,86

69,8 2 3/4 30,08

76,2 3 35,796

82,5 3 1/4 42,014

88,9 3 1/2 48,723

101,6 4 63,643

114,3 4 1/2 80,547

127 5 99,44

152,4 6 143,19

Debido a las dimensiones de la pieza (la cual posee 60 mm de diámetro), se utilizara la barra de acero de 63.5 mm.

Elaboración

El proveedor del que se obtiene la barra es “Gauze Materiales” situado en la ciudad de Oberá, el cual ofrece barras de acero 4140 laminadas en caliente coladas con la longitud pedida por el cliente. Debido a esto se procede a detallar el proceso de fabricación de este tipo de aceros.

Las operaciones de laminado se llevan a cabo en trenes de laminación que se denominan según el tipo de producto que proporcionan. El acero se produce en una gran variedad de formas y tamaños, como chapas, varillas, tubos, raíles (rieles) de ferrocarril o perfiles en I, en H, en T, L, etc. El laminado del acero mejora también su calidad al refinar su estructura cristalina y aumentar su resistencia.

En el laminado en caliente el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión y a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos, colocados en pares, que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados.

La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero. El primer par de rodillos por el que pasa el lingote, se conoce como tren de desbaste o de eliminación de asperezas. Después del tren de desbaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen a perfiles con la sección transversal correcta.

Dureza y resistencia del material

Tratamiento S0,2 Sut Dureza Alargamiento

MPa kg/〖mm〗^2 HB HRC %

Laminado en caliente 680 95 311 33 15

Normalizado 670 102 311 33 17

Recocido 380 65 192 25

S0,2 : límite de fluencia al 2% de alargamiento.

Sut: Resistencia a la rotura.

Según la barra que se tiene que:

Estado de suministro: barras redondas.

Dureza de suministro: 311 HB.

Tratamientos térmicos

Temperaturas (ºC): Forja: 1000 – 1200

Normalizado: 870 – 925

Recocido: 815 – 870

Recocido de globulización: 755

Templado: 830 – 860 Enfriado en aceite

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