modos de falla en engranajes

PRDIDA DE DIENTE TOTAL O PARCIAL

PRDIDA DE GEOMETRA DEL DIENTE

AGRIETAMIENTO

FACTORES DE RIESGO POR ENGRANE IRREGULAR

FACTORES DE RIESGO

FRACTURA DCTIL FRACTURA FRGIL FATIGA

PICADO

MACROPICADO O DESCASCARADO

ARRUGAMIENTO

ACANALADO

FATIGA SUPERFICIAL DEFORMACIN PLSTICA BAJA DEFORMACIN PLSTICA ALTA

DESGASTE

INDENTACIN

APLASTAMIENTO, AFILADO Y REBABA

GRIETAS EN CARA DE DIENTES

GRIETAS EN BASE DE DIENTES

GRIETAS EN ALMA O LLANTA

GRIETAS EN DISCONTINUIDADES

SOBRECALENTAMIENTO

PROBLEMAS AL RECONSTRUIR

CONCENTRACIN DE CARGA INTERFERENCIA

Sobrecarga por elevado torque. -Dureza de capa endurecida y/o ncleo del engranaje elevadas. -Espesor alto de la capa endurecida.

- -Sobrecarga por elevado torque. -Dureza de capa endurecida y/o del ncleo del engranaje bajas. -Espesor bajo de la capa endurecida. -Ausencia de capa endurecida.

superior al recomendado. -Dureza de nucleo y/o capa endurecida baja y/o espesor de sta insuficiente.

-Torque continuado de operacin

-Contaminacin del lubricante por qumicos o agua. -Ausencia o deficiencia de aditivo anticorrosivo. -Mezclar marcas de aceites**. -Utilizar un lubricante no apropiado para engranajes de bronce.

-Deficiencia de aditivos EP*. -Dureza baja en capa endurecida. -Alta velocidad o temperatura. -Viscosidad baja o alto torque. -Falla en sistema de lubricacin.

-Presencia de elementos extraos entre los engranajes. -Consecuencia de la fractura de dientes o del macropicado.

-Viscosidad y/o velocidad bajas. -Dureza de nucleo y/o capa endurecida baja y/o espesor de sta insuficiente. -Torque continuado de operacin superior al recomendado.

-Desembocar rpidamente en desgaste adhesivo. -Se degrada al lubricante y se aceleran los dems mecanismos de falla descritos en esta gua.

ALGUNAS CONSECUENCIAS -Diferencias dimensionales. -Dureza inferior a la requerida. -Acelera los mecanismos de falla descritos en esta gua.

-Diseo inadecuado por bajo espesor de llanta.

-Agujeros, cueros, estriados, etc., mal calculados o mecanizados. -Sobrecarga elevada o torque continuado de operacin superior al recomendado.

- de los dientes. -Las grietas pueden iniciarse a partir de macropicaduras.

Inadecuado acabado superficial

CAUSAS: Desalineamiento, deflexin del eje, distorsin por tratamiento trmico, mal mecanizado o montaje, etc. CONSECUENCIAS: los mecanismos de falla descritos en esta gua.

Acelera

CAUSAS: Reducido nmero de dientes, desalineamiento, alta presin radial entre engranajes. CONSECUENCIAS: Acelera los mecanismos de falla descritos en esta gua.

endurecida baja y/o espesor de sta insuficiente. -Las mismas causas del picado pero ms severas.

-Dureza de ncleo y/o capa

-Baja dureza en capa endurecida. -Viscosidad baja del lubricante. -Torque continuado de operacin superior al recomendado. -Ausencia o deficiencia de aditivo EP* en el lubricante.

-Viscosidad baja del lubricante. -Torque continuado de operacin superior al recomendado. -Baja velocidad. -Ausencia o deficiencia de aditivo EP* en el lubricante.

DESGASTE ABRASIVO

-Lubricante con partculas. -Viscosidad baja o alto torque. -Baja velocidad. -Dureza baja en capa endurecida. -Diferencia alta de dureza entre los engranajes acoplados.

Presenta cizallado del dienteacompaado de una considerabledeformacin plstica.

Fractura con apariencia granularbrillante y sin deformacinplstica aparente.

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

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

Cuando entre dos engranajes setransfiere metal, debido a que entran en contacto directo porquese rompe la capa de lubricante.

Deterioro de la superficie por accinqumica, se presentan picaduras y/odepsitos sobre los dientes.

Consiste en una prdida localizadade material, normalmente en formade pequeas cavidades.

Picado severo, en el cual grandestrozos de material se desprendende la superficie.

Surcos que siguen la direccin dedeslizamiento a lo largo de la superficie del diente.

Presenta forma de olas o escamasperpendiculares a la direccin dedeslizamiento.

Provocada por material extrao quese atrapa en el acoplamiento de losdientes y va destruyendo su perfil a medida que se realiza el trabajo.

Deformacin de los dientes quelleva a formas triangulares y/o flujolateral que genera viruta.

Fase inicial de una prdida parcialde diente por fatiga.

Grietas originadas en pie de dienteque buscan el centro del engranaje.Normalmente formadas por fatiga.

Etapa inicial de la perdida total oparcial de diente por fractura dctil,frgil o fatiga.

Grietas normalmente de fatiga que nucleanen agujeros de lubricacin, alojamiento decuas, estriados, agujeros aligeradores depeso o en otros concentradores.

Los dientes o el rea afectada presenta una gama de coloresAmarillo (200C), Azul (300C) yMarrn oscuro (400C) aprox***.

Debido a la precisin dimensional, altratamiento superficial, la dureza y ala composicin qumica de los acerosutilizados en los engranajes, no es aconsejable repararlos por soldadura.

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

En la base de los dientes se nota un desgaste anormalgenerado durante la operacin.

*EP: Aditivos de extrema presin que tienen algunos lubricantes.

En este caso la concentracin de carga va acompaada de unmacropicado, acelerado por sta.

**Generacin de compuestos corrosivos por reaccin entre aditivos incompatibles.

Vase tambin las causas de prdida total o parcial de diente por fatiga.

Vease las causas de prdida total o parcial de diente.

***Las temperaturas mximas de operacin de lubricantes varanentre 85 y 120C normalmente.

ALGUNAS CAUSAS ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS

ALGUNAS CAUSAS

- En caso de fabricarse engranajes escoger material, espesor de capa endurecida, durezas, dimensiones, tolerancias y acabados de los dientes segn lo especificado por normas especializadas como las AGMA.- En caso de remplazarse engranajes es preferible hacerlo por parejas acopladas.- Desalineamientos, apriete o huelgo excesivo entre los engranajes, aceleraran la aparicin de los mecanismos de falla descritos en esta gua.- Utilizar la viscosidad, paquete de aditivos y marca de lubricante apropiado para cada caso, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante del equipo.- Los mecanismos de falla descritos se traducen en vibracin, ruido y calor, signos que si se detectan a tiempo podrn evitar daos catastrficos en los equipos o lesiones en operarios.- Concientizar a los operadores, conductores y usuarios en general sobre la importancia de evitar sobrecargar por torque y/o velocidad y/o impactos los equipos bajo su cargo.- Las causas comunes de los modos de falla descritos aqu son solo una gua general, ya que cada caso de falla debe analizarse de manera particular para encontrar otras posibles causas.- En condiciones apropiadas de lubricacin y carga, es decir, cuando se siguen procedimientos adecuados de mantenimiento y operacin, la vida til de los engranajes est condicionada por la fatiga superficial.

CONSIDERACIONES GENERALES

MODOS DE FALLA COMUNES EN ENGRANAJES

Marcas elpticas (marcas de playa)

Origen

*EP: Aditivos de extrema presin que tienen algunos lubricantes.

*EP: Aditivos de extrema presin que tienen algunos lubricantes.

*EP: Aditivos de extrema presin que tienen algunos lubricantes.

-Viscosidad baja del lubricante. -Torque continuado de operacin superior al recomendado. -Baja velocidad. -Ausencia o deficiencia de aditivo EP* en el lubricante.

Proyecto financiado por Colciencias y el SENA

Investigacin en Mecanismos de Falla de Elementos de Mquinas

CORROSINDESGASTE ADHESIVO

ALGUNAS CONSECUENCIAS

eespejom@unal.edu.co y jcmartinezro@unal.edu.co

Grupo de Investigacin AFIS (Anlisis de Fallas, Integridad y Superficies)Departamento de Ingeniera Mecnica y Mecatrnica - Bogot

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAFebrero - 2008

EDGAR ESPEJO MORA y JUAN CARLOS MARTNEZ

DESGASTE CORROSIN