Practica 3.pdf
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Farinango Julio C´ esar Ruiz Kleber Talavera Gabriela 14/05/2015 21/05/2015 Informe 3 Grupo y Subgrupo Laboratorio: GR5, A1 Grupo materia: GR3 ESCUELA POLIT ´ ECNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIER ´ IA MEC ´ ANICA LABORATORIO DE DESGASTE Y FALLA 1 Tema Falla de Materiales 2 Objetivos • Conocer los tipos de fallas que puede tener un material • Reconocer los tipos de falla a partir del an´ alisis de la superficie fractura 3 Descripci´on del elemento En la “Figura 1”se observa el conjunto diferencial del pi˜ n´on, cuyafabricaci´ on debe ser realizada en acero, para que pueda cumplir su funcionalidad. Figure 1: Conjunto Diferencial del Pi˜ n´on Se observan da˜ nos en el eje roscado, adem´ as de la fractura en los dientes del conjunto. Uno de los proceso de fabricaci´on por el cual se puede obtener este elemento, es mecanizado por arranque de viruta (fresado) de un eje macizo de acero, otro proceso de fabricaci´on puede ser el moldeo por inyecci´ on. En ambos casos el mecanizado ofrece un acabado superficial excelente, que permite el acople con cualquier elemento. El funcionamiento se da por el movimiento de giro dado en la caja de cambios que hace rotar al pi˜ n´ on y es transmitido a la corona hacia su eje de forma perpendicular. Permitiendo de esta forma transformar el movimiento rotatorio en movimiento longitudinal, con frenado y aceler- ado, hacia adelante y hacia atr´as. Una de las precauciones a considerar es que este conjunto debe estar en lubricaci´ on continua, en caso de que se omita, puede ser causa de falla del material, ocasionando fractura. En la “Figura 2”se observa el da˜ no en el eje del conjunto diferencial. Se observa la presencia de un golpe en la parte superior del eje, posible causa de la deformaci´ on que se observa en la vista lateral 1
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Farinango Julio Cesar
Ruiz KleberTalavera Gabriela
14/05/2015
21/05/2015Informe 3
Grupo y Subgrupo Laboratorio: GR5, A1
Grupo materia: GR3
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
LABORATORIO DE DESGASTE Y FALLA
1 Tema
Falla de Materiales
2 Objetivos
• Conocer los tipos de fallas que puede tener un material
• Reconocer los tipos de falla a partir del analisis de la superficie fractura
3 Descripcion del elemento
En la “Figura 1”se observa el conjunto diferencial del pinon, cuya fabricacion debe ser realizadaen acero, para que pueda cumplir su funcionalidad.
Figure 1: Conjunto Diferencial del Pinon
Se observan danos en el eje roscado, ademas de la fractura en los dientes del conjunto.Uno de los proceso de fabricacion por el cual se puede obtener este elemento, es mecanizado porarranque de viruta (fresado) de un eje macizo de acero, otro proceso de fabricacion puede ser elmoldeo por inyeccion. En ambos casos el mecanizado ofrece un acabado superficial excelente,que permite el acople con cualquier elemento.
El funcionamiento se da por el movimiento de giro dado en la caja de cambios que hace rotaral pinon y es transmitido a la corona hacia su eje de forma perpendicular. Permitiendo de estaforma transformar el movimiento rotatorio en movimiento longitudinal, con frenado y aceler-ado, hacia adelante y hacia atras.
Una de las precauciones a considerar es que este conjunto debe estar en lubricacion continua,en caso de que se omita, puede ser causa de falla del material, ocasionando fractura.
En la “Figura 2”se observa el dano en el eje del conjunto diferencial.Se observa la presencia de un golpe en la parte superior del eje, posible causa de la deformacionque se observa en la vista lateral
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(a) Vista Lateral (b) Vista Superior
Figure 2: Deformacion en el eje del conjunto diferencial
En la “Figura 3”se observa la fractura de los dientes del conjunto, en las diferentes vistas.El dano posiblemente se ocasiono debido al desgaste por friccion.
(a) Vista Lateral (b) Vista Parcial (c) Vista Superior
(d) Vista Lateralsin fractura
(e) Vista Lateraldientes fracturados
(f) Vista Lateraldientes fracturados
Figure 3: Fractura en los dientes del conjunto
En la “Figura 4”se observan las marcas de mar y rıo en los dientes del conjunto diferencial,las mismas ocasionadas por el uso e incorrecto mantenimiento del elemento que conllevan a lafractura.
(a) Marcas de Mar y Rıo (b) Marcas de Mar (c) Marcas de Rıo y Mar
Figure 4: Marcas de Fractura en los dientes del conjunto
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4 Descripcion de la superficie de fractura
Tipos de Marcas Los tipos de marcas que encontramos son:
a) Marcas de playaPodemos deducir que se trata de marcas de playa por la forma de las mismas, estas forman unaespecie de ovalos concentricos, gracias a esto podemos ver que la superficie presenta fracturaductil
b) Marcas de rıo
Esta se presenta en las otras dos superficies de rotura del cono, podemos ver las lıneas practicamenterectas que cruzan la superficie, y con esto se sabe que se trata de una fractura fragil.
c) Falla ductilEn la zona roscada, se observa que existe un aumento en el diametro inicial, esto pudo debersea una carga de compresion sobre toda la pieza.
(a) Falla de la rosca (b) Falla en el engrane del conode conjunto diferencial
Figure 5: Identificacion de marcas
Puntos de inicio de fractura
En las siguentes imagenes que se presentan podemos observar el inicio de la fractura ductil yfragil:Para un mejor reconocimiento se editaron las imagenes de la probeta.
Superficies aledanas
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Figure 6: Imagen real y editada del cono con puntos de inicio de fractura
En las imagenes podemos observar los distintos tipos de marcas. En la zona donde se observanlas marcas de playa se dio una rotura ductil, con esto se sabe que esta fue la primera zona enfallar, despues observando las zonas de rotura se nota una rotura fragil, por lo que se deduce quela falla de toda la pieza en general se debe a las marcas de playa que se formaron internamente.La zona roscada en cambio debio deformarse debido a una fuerza de compresion que genero unafatiga y el material se deformo dando un ensanchamiento en la zona roscada, esto tambien sedebe considerar una falla pues la rosca no se acoplaria con su respectivo mecanismo y la piezaseria inutil para su proposito original.
Areas de Rotura finalEn la figura 6 se observa el area de rotura final marcada en verde, con las formas dibujadasdentro del area podemos darnos cuenta que el esfuerzo que era aplicado sobre la pieza antesde que esta fallara era esfuerzo de corte por la especie de ”U”(Modo II) que se forman, esto sepuede apreciar mejor en la figura editada dentro del cırculo verde.
5 Analisis de falla
Causas posibles de fallaLas averıas en el conjunto diferencial tıpicamente se ven relacionados con la perdida o faltade lubricante, el mismo que creara friccion, la cual ocasiona sobrecalentamiento, fallas en lapelıcula protectora, y finalmente el atascamiento de las superficies de las partes en contacto.Lubricante incorrecto (viscosidad o tipo incorrectos): Reducira la vida util de cojinetes, en-granes, bujes y rondanas de empuje la cual la falla puedo originarse en base de estos dispositivosdanados.Sobrecarga del vehıculo mas alla de los valores nominales de carga y operacion abusiva sobreterreno difıcil lo que transmite una mayor fuerza hacia el sistema diferencial.Ajuste de mantenimiento fuera del rango de las especificaciones del fabricante.Lubricante contaminado: El agua, material ajeno y el material producido por el desgaste nor-mal o por algun golpe pueden ocasionar ralladuras o picaduras en las superficies en contacto.El material ajeno al lubricante es abrasivo.Mal montaje ya que la corona y el pinon es apareada en su fabricacion y se acoplan una conotra en un rango admisible provocando excesiva e incorrecta holgura entre el pinon y la corona.En uno de los extremos este conjunto del pinon se acopla hacia una junta universal por mediode un divisor de potencia (cruceta) lo cual provoca vibracion y produce deformacion al pinon,debido a los golpes o impactos entre mecanismos .
Tipos de falla EL tipo de falla es a debido al deterioro durante las condiciones de servicio.Bajo mantenimiento, como se menciono la incorrecta lubricacion. Sobre carga del conjunto y
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sus elementos conjugados.
6 Conclusiones y recomendaciones
• Una fractura ductil ocurre despues de que el material es sometido ha una deformacionplastica excesiva. [Farinango]
• La fractura llega a la superficie y aparece de forma total provocando la falla de la probeta.[Farinango]
• La fractura que se observo es de tipo ductil ya que se puede observar en la seccion defractura de la probeta la deformacion plastica y huellas de playas que son comunes eneste tipo fractuta. [Farinango]
• La pieza fallo mientras estaba en operacion, porque en su funcionamiento se aplicanesfuerzos cortantes y esta es la principal razon para que falle, tambien se puede aseguraresto debido a la observacion de la rotura fragil de los dientes aledanos en comparacion ala rotura ductil presente en el diente central. [Ruiz]
• Como se observa en las “Figura 2”y “Figura 3”, para que un elemento deje de cumplircon su funcionalidad, es suficiente una causa de falla, pues al ocurrir influira a todo elelemento. [Talavera]
• La causa de falla posible es debido a altos esfuerzos de traccion y tambien la indebidalubricacion en el elemento, en la “Figura 4”, literal b, en las marcas de rıo se observael inicio de la fractura. En los literales a y c se observan marcas de playa que son elresultado de los esfuerzos producidos luego de la fractura inicial.[Talavera]
• Se deberıa usar una lupa para tener mejor observacion de las marcas de fractura. [Fari-nango]
• Se debe buscar en toda la pieza las fallas y no solo en la parte mas obvia que es donde sedio la mayor falla en este caso.[Ruiz]
• Para determinar los tipos de fractura, primero es necesario identificar las marcas de playay rıo, y no basarse en el brillo u opacidad de la zona analizada.[Talavera]
7 Referencias
1. Rojas. M. (2012). Pinones, Diente por Diente. Metal Actual
2. Inostroza. D (2006). Descripcion de un eje trasero diferencial. Universidad de Santiago
de Chile.
3. Domınguez. E. (2012). Fallas de Fabricacion
4. Villela. L. Analisis de Fractura
5. Echevarria, R. (2003). Fractura de materiales. Universidad Nacional del Comahue.
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6. Alcala, J., Llanes, L. M., Mateo Garcıa, A. M., Salan, M. N. (2002). Fractura de
materiales.
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