fallas de ejes de maquinaria, Apuntes de Elementos de Sistemas de Ingeniería

¡Descarga fallas de ejes de maquinaria y más Apuntes en PDF de Elementos de Sistemas de Ingeniería solo en Docsity! MODOS DE FALLA COMUNES EN EJES ea FRÁGIL POR FLEXIÓN radiales Fractura transversal al eje con apariencia granular y sin deformación del elemento. ALGUNAS CAUSAS -Sobrecarga por flexión. -Dureza de núcleo y/o su capa endurecida elevada. -Capa endurecida de espesor alto. -Trabamiento de la máquina. FATIGA POR FLEXIÓN Marcas Agrietamiento en servicio transversal al radiales - eE : eje. Superficie de fractura tersa sin deformación del eje, normalmente con marcas elípticas concéntricas al origen. ALGUNAS CAUSAS -Cargas de flexión altas. -Dureza de núcleo y/o capa endurecida baja y/o espesor de ésta bajo. -Cambios de sección severos o daño superficial en el eje. FLUJO PLÁSTICO POR FLEXIÓ: El eje muestra deformación permanente por doblado. ALGUNAS CAUSAS -Sobrecarga por flexión. -Dureza de núcleo y/o su capa endurecida baja. -Capa endurecida de bajo espesor. -Trabamiento de la máquina. BOT O PLÁSTICO POR TORSIÓ El eje muestra deformación permanente por torsión. ALGUNAS CAUSAS -Sobrecarga por torsión. -Dureza de núcleo y/o su capa endurecida baja. -Capa endurecida de bajo espesor. -Trabamiento de la máquina. Se da en ejes huecos de pared delgada donde por flexión se dobla la pared. ALGUNAS CAUSAS -Similar a flujo plástico por flexión. -Bajo espesor de pared del eje. ANDEO DE LÁMINA POR TORSI Se da en ejes huecos de pared delgada donde por torsión se dobla la ALGUNAS CAUSAS -Similar a flujo plástico por torsión. -Bajo espesor de pared del eje. FRACTURA FRÁGIL POR TORSIÓN Fractura a 45” alrededor del eje con apariencia granular y sin deformación del elemento. ALGUNAS CAUSAS -Sobrecarga por torque. -Dureza de núcleo y/o su capa endurecida elevada. -Capa endurecida de espesor alto. -Trabamiento de la máquina. FATIGA POR TORSIÓN Marcas Agrietamiento en servicio a 45” alrededor radiales del eje. Superficie de fractura tersa sin deformación del eje, normalmente con marcas elípticas concéntricas al origen. ALGUNAS CAUSAS -Cargas de torsión altas. -Dureza de núcleo y/o capa endurecida baja y/o espesor de ésta bajo. -Cambios de sección severos o daño superficial en el eje. DESGASTE ABRASIVO Cuando la superficie del eje en contacto con un cojinete o seguidor se mecaniza o pule. Se conoce como rayado. ALGUNAS CAUSAS -Lubricante con partículas. “Viscosidad baja o altas cargas. -Baja velocidad. -Dureza baja en capa endurecida. -Buje con dureza muy alta para el eje ADHESIVO Cuando entre el eje y su cojinete o seguidor se transfiere metal, debido a que entran en contacto directo porque se rompe la capa de lubricante. ALGUNAS CAUSAS -Dureza baja en capa endurecida. -Alta velocidad. “Viscosidad baja o altas cargas. -Elevada temperatura. -Falla en el sistema de lubricación. LUDIMIENTO Consiste en la acumulación de depósitos en la superficie de apoyo para cubos de engranajes, poleas, rodamientos, cuñas, etc., producto de desgaste y/u oxidación asociados a desplazamientos oscilantes pequeños de estos elementos sobre el eje. ALGUNAS CAUSAS -Alto estado vibratorio en la máquina. -Juego excesivo entre los elementos. -Mal montaje. Agrietamiento superficial y posterior pérdida de material, formando pequeñas cavidades en la zona de contacto con el cojinete o seguidor. ALGUNAS CAUSAS -Baja dureza en capa endurecida. “Viscosidad baja del lubricante. -Cargas de operación altas. -Alta velocidad. DÚCTIL POR TORSIÓN Fractura transversal al eje con apariencia fibrosa y con deformación de la pieza siguiendo el sentido de rotación. ALGUNAS CAUSAS -Sobrecarga por torque. -Dureza del núcleo y/o su capa endurecida baja. -Capa endurecida de espesor bajo. -Trabamiento de la máquina. Se forman múltiples grietas de fatiga por torsión a 45” alrededor del eje, que emanan a partir de la base de las estrías, las cuales al crecer se encuentran y generan una superficie de fractura irregular. ALGUNAS CAUSAS | -Similares a la fatiga por torsión. -Estrías con esquinas muy agudas en sus bases. CORROSIÓN UNIFORME Se presenta ataque corrosivo sobre la superficie del eje, dañando su acabado superficial y dejando residuos. ALGUNAS CAUSAS -Mala selección del material del eje. -Medio corrosivo severo. -Daño en recubrimientos protectores. -Infiltración de fluidos a la máquina, daño en sellos o lubricante degradado POR PICADURA Se presenta ataque corrosivo localizado | en puntos de la superficie del eje, generando cavidades y dejando residuos ALGUNAS CAUSAS -Mala selección del material del eje. -Medio corrosivo severo. -Daño en recubrimientos protectores. -Infiltración de fluidos a la máquina, daño en sellos o lubricante degradado. CORROSIÓN - ESFUERZO Se tiene la formación de agrietamiento masivo y ramificado sobre el eje, especialmente en cambios de sección. ALGUNAS CAUSAS -Mala selección del material del eje. -Medio severo y/o cargas altas. -Daño en recubrimientos protectores. -Infiltración de fluidos a la máquina, daño en sellos o lubricante degradado. -Cambios de geometría severos. DAÑO BEN ESTRÍAS O CUÑERO Las estrías o cuñeros de los ejes ALGUNAS CAUSAS -Alto torque. -Dureza de núcleo o capa endurecida baja o ausencia de la capa. -Trabamiento de la máquina. CONSIDERACIONES GENERALES -Las fallas por deformación en los ejes, las estrías o los cuñeros, se dan por que las cargas de servicio hacen que se sobrepase la resistencia a fluencia del material, la cual es del orden de un 50 a 90% de la resistencia máxima. Si es la resistencia máxima la que se sobrepasa en los ejes, se tendrá la formación de fracturas dúctiles o frágiles. La fractura por fatiga se da cuando los esfuerzos de servicio son del orden de un 30 a 50% de la resistencia máxima, lo cual origina que se desarrollen grietas que crecen durante varios cientos de miles o millones de vueltas de -Para asegurar una buena limpieza de los ejes es recomendable: a) desempacar los elementos que se montarán sobre él solo hasta cuando vaya a realizarse dicha operación, b) usar herramientas y lubricante limpios, c) mantener en óptimas condiciones el sistema de filtrado del lubricante. -En el diseño de los ejes se debe evitar colocar los apoyos (rodamientos o cojinetes) muy juntos o muy separados entre si, ya que esto puede implicar que en servicio se presenten deflexiones excesivas que pueden generar problemas tanto en ejes como en apoyos. También es de vital los ejes. Con esto se tiene que para que no se presenten las deformaciones o las fracturas, hay que mantener las cargas por debajo de los importancia asegurar una buena alineación y acabados de las diferentes secciones del eje mecanizado y de los apoyos para éste en la máquina. valores descritos, si esto no se cumple se habla de cargas altas o sobrecarga. -Ejes que trabajan en ambientes corrosivos (por ejemplo ejes de bombas), se fabrican en materiales resistentes a la corrosión y normalmente las -Los ejes que tienen contacto con cojinetes o seguidores (por ejemplo ejes de levas), en condiciones apropiadas de lubricación y carga, es decir, durezas no son altas, esto último para evitar la aparición del agrietamiento por corrosión - esfuerzo o corrosión - fatiga. cuando se siguen procedimientos adecuados de mantenimiento y operación, tendrán una vida útil condicionada por la aparición de la fatiga -Al inspeccionar las zonas de deslizamiento de los ejes, el estado de los dientes de los engranajes, las superficies de rodamientos y cojinetes, etc., superficial, mientras que para ejes que no tienen superficies de deslizamiento su vida dependerá del tiempo para formar una fractura por fatiga. se puede detectar si hay signos de desalineamiento del eje, para en caso afirmativo tomar las medidas correctivas necesarias. -Ya que la duración de los ejes depende del tiempo para que se desarrolle una fractura por fatiga o un daño por fatiga superficial, es crítico el -Utilizar viscosidad, paquete de aditivos, tipo de lubricante, caudal y presión apropiados de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. asegurar que su acabado superficial sea óptimo. Cualquier proceso de daño superficial como el desgaste abrasivo, el desgaste adhesivo -Los mecanismos de falla descritos se traducen en vibración, ruido y calor, signos que si se detectan a tiempo podrán evitar daños catastróficos en la corrosión, el ludimiento o golpes, acortarán sensiblemente la vida a fatiga superficial o por fractura. Para asegurar una vida a fractura por los equipos o lesiones en operarios. fatiga y a fatiga superficial alta, normalmente los ejes tienen durezas elevadas o tratamientos superficiales que las aseguran. -Concientizar a los operadores, conductores y usuarios en general sobre la importancia de evitar sobrecargar por torque y/o velocidad y/o impactos -Durante el montaje de rodamientos, engranajes, poleas, etc., se deben evitar impactos o fuerzas excesivas que dañen la superficie de los ejes. los equipos bajo su cargo. -La limpieza del eje y el lubricante es crítica para asegurar una larga vida a fatiga superficial en las zonas de deslizamiento. -Las causas comunes de los modos de falla descritos aquí son solo una guía general, ya que cada caso de falla debe analizarse de manera -La fractura por fatiga se puede acelerar en presencia de la corrosión, con lo cual se habla de corrosión - fatiga. particular para encontrar otras posibles causas. EDGAR ESPEJO MORA y JUAN CARLOS MARTÍNEZ eespejomOunal.edu.co y jemartinezroMunal.edu.co SY Grupo de Investigación AFIS (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies) Unidad de Materiales - Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica - Bogotá AFIS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Septiembre - 2011 O yet COLCIENCIAS 7 cCcOLom—5B Investigación en Mecanismos de Falla de Elementos de Máquinas Proyecto financiado por Colciencias y el SENA