Recomendados
Más contenido relacionado
La actualidad más candente
La actualidad más candente (20)
Destacado
Destacado (20)
Similar a Fracturas
Similar a Fracturas (20)
Más de jorgeaah27
Último
Último (20)
Fracturas
- 2. En Esta Sección se analizaran • Las propiedades físicas de los productos • La resistencia de los metales • Las cargas • Los concentradores de esfuerzos • Las características de las fracturas
- 3. OBJETIVOS • Luego de esta clase , los estudiantes estarán en condiciones de identificar al 100% los diferentes tipos de fracturas, que tipo de cargas o condiciones las pueden producir además de reconocer las características propias de cada tipo de fractura.
- 4. Resistencia del metal-carga –Sobrecargas –Daño físico Eslabón débil CargaCarga
- 5. Resistencia del metal - temperatura Acero Aluminio Temperatura Resistencia
- 6. Colores de temple de revenido Pale Yellow 175°C / 350º F Straw Yellow 205°C / 400º F Yellow/Brown 232°C / 450º F Red 260°C / 500º F Violet 288°C / 550º F Dark Blue 315°C / 600º F Light Blue 343°C / 650º F Blue/Gray 371°C / 700º F Gray 400°C / 750º F Black oxides form 650°C / 1200º F
- 8. Carga-Ciclo de vida Vida (ciclos) Carga Limite de resistencia Factor de seguridad
- 9. Factores a revisar • Concentraciones de esfuerzo (irregularidades físicas) • Sitio de inicio (Inicio) • Sitio de fractura (Final) • Fractura rápida (Quebradizo, Dúctil) • Fractura lenta (Fatiga)
- 11. Concentraciones de esfuerzo “Irregularidades físicas que concentran esfuerzos existentes” 1.5 3.0 8.0 +→
- 12. Ejemplos de concentración de esfuerzos Geometría • Arista • Orificio • Muescas Defectos del metal • Inclusiones • Huecos • Fisuras Manufactura • Depresiones de forjado • Fisuras por templado • Fisuras por rectificado Abuso • Rayones • Cortes • Estrías
- 13. Carga Impacto- sobrecarga Cíclicas Ninguno Presente Quebradiza/dúctil • Rápida • Dura • Resultado Fatiga • Lenta • Suave • Asociada con causa raíz Concentración esfuerzos Fractura
- 14. Carga del metal Falla Falla Falla Tiempo Tiempo Tiempo Impacto Sobrecarga Fatiga Cargaaplicada
- 15. Cargas • Flexión • Compresión • Tensión • Torsión • Corte
- 17. Tensión
- 18. Compresión
- 19. Torsión
- 20. Corte
- 21. Factores que afectan las fracturas Fractura quebradiza ------------------------------ • Dureza media-alta • Temperatura baja • Esfuerzo alto concurrente • Grado de carga alta Fractura dúctil ------------------------------ • Dureza media-baja • Temperatura alta • Esfuerzo bajo concurrente • Grado de carga baja
- 22. ANALISIS DE FRACTURAS 1. Limpie la superficie de la fractura 2. Identifique el tipo de fractura 3. Ubique sitio de inicio de la fractura 4. Busque concentradores de esfuerzo 5. Identifique tipo de carga que se aplico
- 23. Examen de la fractura Limpieza de la fractura • No limpiar con abrasivos/corrosivos • Aire y secador Análisis de la fractura • Usar lupa (12x) • Usar buena iluminación • Girar la pieza en la luz Presión • Cubrir superficie con anticorrosivo • Empacar para evitar contacto en envío
- 24. Características de la fractura quebradiza • Rápida • Cristalina • No hay deformación plástica Metales fraguados • Muchos chevrones • Brillante Metales fundidos • Pocos chevrones • Opaco
- 27. Crecimiento de una fractura quebradiza Fisura plana (Fisura)
- 40. Resumen de Fracturas • Fracturas frágiles – Intra granular– brillante – Ínter granular - opaca
- 41. Características de fracturas dúctiles • Rápidas • Grandes labios cortantes • Oscuras • Áspero y leñoso • Deformación plástica
- 42. Crecimiento de fisura dúctil (Cizalla)
- 44. Filo de corte Flujo plástico Formación de filos de corte
- 45. +
- 55. Resumen de Fracturas • Fracturas dúctiles –Rapidez –Labios cortantes y grande –Falta de brillo –Aspereza y leñosidad –Deformación plástica
- 56. Características de fractura por fatiga • Color claro • Lentas • Marcas de playa • Planas y lisas
- 57. Crecimiento de fisuras por fatiga Marcas de playa Sitio de iniciación Marca de trinquetes Dirección del crecimiento Fractura final (dúctil, quebradizo) Filo de corte
- 60. +
- 61. +
- 62. +
- 68. Fatiga por flexión y rotación Fractura final Esfuerzo bajo Esfuerzo alto
- 73. Resumen de fracturas • Fracturas por fatiga –Altos ciclos •Lisa – plana –Bajos ciclos •Áspera – Marcas de playa
- 74. Impurezas refinadas debajo de la superficie •Mugre •Escoria •Ladrillo del horno
- 75. Lista de verificación de análisis de fracturas • Obtener las piezas que tuvieron fallas • Limpiar las fracturas • Clasificar las fracturas • Verificar los hechos de carga • Identificar los sitios de iniciación • Identificar los concentradores de esfuerzo
- 76. Identificar la causa de la falla Pensar • Hechos • Pregunta de doble verificación Obtener hechos relacionados • Calor • Carga • Aplicación • Operación • Mantenimiento
Notas del editor
- Introducción ¡Bienvenido de nuevo!. Esta lección presenta las características de las fracturas y las condiciones que las causan. Los productos Caterpillar están diseñados para transportar cargas normales durante una vida esperada, sin que se rompan. Cuando se rompen, generalmente, es el resultado de un ambiente anormal más que del diseño, tratamiento de material o proceso. Entender las características de las fracturas ayudará a determinar si el producto o el ambiente fue la causa de la avería, y determina las áreas específicas en que debe buscar la información necesaria para encontrar la causa. Esta lección trata acerca de las condiciones que permiten el desarrollo de las fisuras. También, cubre las propiedades físicas del producto, como la resistencia y la dureza, junto con los diferentes factores que las afectan, como la carga, los puntos de tensión y la temperatura (todos estos causantes de inicios de fracturas). También veremos si las fisuras se desarrollan en los metales lenta o rápidamente y las características de las superficies, que pueden usarse para clasificar las fracturas. Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante tendrá la capacidad de: 1. Identificar los signos de camino de los tres tipos de fracturas y explicar cómo sucede cada una. 2. Distinguir entre los diferentes tipos de fatiga de ciclo bajo y alto. Material de referencia Principios de fracturas SEBV0552 Principios de fracturas SESV8019
- La resistencia del metal y la carga determinan cuánto tiempo funcionará correctamente una pieza. Las piezas están diseñadas para transportar las cargas sin que se rompan. Una carga mas allá de las especificaciones, o el daño físico de la pieza (rayones, desgaste de pasadores o ranuras, sobrecalentamiento, etc.), pueden causar una falla. Se dice que una pieza se rompe por el enlace mas débil de la cadena. Unidad 1 1-5-3 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- La resistencia del acero y del aluminio disminuye cuando la temperatura aumenta. Al comienzo, la disminución en resistencia será gradual. A temperaturas más altas, la resistencia comienza a disminuir más rápidamente. Mientras cada metal tiene diferente resistencia a la temperatura, todos pierden resistencia con el aumento de la temperatura. Si ocurre un sobrecalentamiento muy alto, las piezas pueden perder su resistencia y rompersen con cargas normales.
- Applying heat to a metal can change the surface texture of the metallic crystals. This changes how light is reflected, thus giving the metal a color or "hue" The chart applies to surfaces polished before thermal treatment
- Este cojinete falló a temperaturas de operación mayores de 8700 C (1.6000 F). A estas temperaturas, el acero de la biela perdió resistencia y se quebró. Vea el mango de la biela oxidada, debido a sobrecalentamiento. Cuando la biela se oxida, se producen óxidos de diferentes colores. Los óxidos de color azul, amarillo, gris y azul claro, indican que la temperatura llegó de 2600 C a 6500 C (5000 F a 1.2000 F). Después de 6500 C (1.2000 F), los óxidos son de color negro. Los óxidos de color negro en el acero o en el hierro fundido indican que se alcanzaron temperaturas extremadamente altas.
- Caterpillar diseña todos los productos para resistir las cargas aplicadas más altas y para que se desgasten antes de que se rompan. Esta gráfica muestra la capacidad de transportar carga de un material contra el número de ciclos de carga aplicada. Si la pieza se carga por debajo del límite de resistencia, esta se desgastará. Si la pieza se carga por encima del límite de resistencia (por ejemplo, arriba de la carga permitida para esta pieza), la pieza fallará. El tiempo de la falla depende de la cantidad de sobrecarga. Si la carga es la mitad del límite de resistencia, el material de esta aplicación tendrá un factor de seguridad de dos. Los defectos de material o los daños físicos de una pieza también afectan la vida útil de la pieza. Los productos Caterpillar tienen factores de seguridad amplios para compensar los defectos de material normal, los problemas de fabricación y los problemas de aplicación en campo.
- Cuando las piezas se rompen, cada cara de la fractura tendrá características especiales. Algunas veces, estas características se ven más claramente en una cara de la fractura que en otra. Cinco factores básicos de la fractura deben revisarse para estudiar estas características. 1. Puntos de tensión (o concentraciones de esfuerzo): son irregularidades físicas (fisuras, ranuras, bolsas, defectos, roscas, ranuras de llaves, etc) en una pieza que concentra tensiones existentes. 2. Sitios de iniciación: son localizaciones de inicio de las fisuras, o la primera parte en donde el material se rompió. Un punto de tensión generalmente se encuentra en el sitio de iniciación. 3. Fractura final: es simplemente la localización final de la fisura o la última parte en que se rompió el material. 4. Cargas de choque y sobrecargas: producen fisuras rápidas que generalmente son rugosas al tacto y son resultados. 5. Si las cargas cíclicas son muy grandes, o cuando se reduce la resistencia de la pieza, pueden desarrollarse fisuras lentas que generalmente son lisas al tacto y están asociadas con la causa real.
- Esta fractura tiene un sitio de iniciación liso en la parte inferior, con un crecimiento de la fisura lenta hacia arriba del orificio. Esto debilitó la pieza, y el ciclo de carga siguiente sobrecargó el metal restante, causando que la fisura aumentará en velocidad y rompiera la pieza. Note la textura rugosa producida por la parte de la fisura rápida. Unidad 1 1-5-6 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Los puntos de tensión debilitan las piezas al concentrar los esfuerzos en el área de la irregularidad, creando una sobrecarga localizada. El incremento varía desde 1,5, para ranuras redondeadas, hasta 3 para ranuras en forma de "v", y puede ser de 8 o más para fisuras de superficie. En general, entre más saliente la irregularidad, mayor la concentración de esfuerzo.
- Concentraciones de esfuerzo no deseables son el resultado de: 1. Aristas, orificios o muescas demasiado agudas, 2. Defectos significativos del material como inclusiones, cavidades o fisuras grandes, 3. Problemas de manufactura tales como depresiones de forjado, fisuras por inmersión o fisuras por rectificado, 4. Abuso físicos tales como rayones, cortes o estrías, y 5. Cualquier desgaste que produzca una concentración de esfuerzo. Las concentraciones de esfuerzo, como orificios, muescas, roscas, hongos, etc., pueden compensarse por diseño, tratamiento térmico o técnicas de moldeo. Las concentración de esfuerzos debido a problemas de material, problemas de proceso o abuso del cliente, pueden llegar a ser lo suficientemente serias para causar fallas en los componentes, debido a que no habrá suficiente factor de seguridad para tolerar estos esfuerzos. Los análisis de fallas deben buscar concentraciones de esfuerzos en los sitios de iniciación de las fisuras, debido a que éstos frecuentemente son "el eslabón más débil de la cadena".
- CARGAS Las cargas se dividen en tres tipos generales: 1. Cargas de impacto 2. Sobrecargas 3. Cargas cíclicas. Las fracturas pueden dividirse en tres tipos generales: 1. Quebradizas 2. Dúctiles 3. Por fatiga Las cargas de impacto y las sobrecargas causan fracturas quebradizas y dúctiles rápidas, con fracturas de caras rugosas, que generalmente son resultados y no las causas reales. Las causas cíclicas producen fisuras por fatiga, de crecimiento lento, con fracturas de caras lisas, que inician en los puntos de esfuerzo y están asociados generalmente con causas reales. El término quebradiza y dúctil se aplica a las fracturas y no debe confundirse con el concepto de material quebradizo y material dúctil. Estos términos no tienen nada que ver con el tipo de material
- Las piezas pueden cargarse en una variedad de modos, como tensión, torsión o doblamiento; y en períodos de tiempo corto o largo. Las cargas pueden aplicarse una sola vez o en forma repetida. Las cargas por impacto son generalmente causadas por una operación incorrecta del equipo o por la falla de otro componente, como resultado de una carga de choque repentino contra la pieza. Esto resulta en cargas extremadamente altas aplicadas casi instantáneamente. La fractura producida puede ser quebradiza o dúctil dependiendo de la dureza, temperatura o carga de la pieza, etc. Por ejemplo, una carga por impacto ocurre cuando un pistón se agarrota y se rompe. La biela golpea la camisa y el bloque, creando cargas de choque altas que las piezas no puede resistir. La sobrecarga generalmente es causada por aplicación incorrecta del equipo, desperfectos del sistema o falla de un componente, que da como resultado cargas adicionales en otro componente. Por ejemplo, si uno de los pernos de la biela se rompe, el otro perno llevará la carga completa, lo que sobrecarga el perno, crea tensiones y hace que se rompa en una fractura dúctil. La sobrecarga sucede en un período de tiempo más largo que la carga de impacto. Las cargas cíclicas generalmente no causan fractura a menos que las cargas sean mayores que el límite de resistencia, o que puntos de esfuerzo anormales estén presentes, como un radio de arista de sobremedida, escamas grandes de material, fisuras por proceso, etc. Bajo estas condiciones, las cargas cíclicas pueden iniciar fisuras por fatiga luego de un período de muchos ciclos. Frecuentemente, se requieren cientos de miles a millones de ciclos de carga para producir una fractura por fatiga. Debido a esto, es que las fisuras por fatiga se llaman fisuras lentas.
- CARACTERÍSTICAS DE LAS FRACTURAS Como se mencionó, las cargas por impacto y las sobrecargas pueden causar fracturas quebradizas o fracturas dúctiles. Como lo muestra la tabla, las fracturas quebradizas ocurren más en materiales duros, cuando disminuye la temperatura, o con cargas típicas altas de choque o cargas de impacto. Las fracturas dúctiles ocurren más frecuentemente en materiales blandos, con muy poco o ninguna concentración de esfuerzos, o con cargas bajas. Hay otros factores que afectan los tipos de fracturas. Los más comunes se indican en la tabla.
- Debe limpiarse apropiadamente la superficie de la fractura, antes del análisis, de modo que puedan observarse claramente las características. Evite métodos de limpieza abrasiva o corrosiva que puedan destruir las caras. Los solventes, tales como el "estanisol" y el "freón", limpian de aceite y de escombros las superficies de las fracturas, sin dañar las caras. Después de un secado con aire, el análisis de la fractura debe hacerse con una lupa y, en buenas condiciones de luz. Cuando se observan las superficies en las tres dimensiones, ayudará si se gira la fractura en la luz, para variar las sombras y revelar más claramente las características. Después de completar el análisis, proteja las superficies la fractura con aceite, grasa u otros inhibidores de corrosión, para evitar el deterioro de la superficie. Si la pieza rota necesita empacarse y llevarse a otro sitio para un análisis más profundo, empaque cada pieza de forma adecuada, para evitar el daño durante el envío.
- Las fracturas quebradizas son generalmente el resultado de otra falla y no están asociadas con la causa real. Este tipo de fractura progresa muy rápidamente, separándose en fracción de segundo, y puede aparecer cristalina debido a que se rompe a lo largo de los límites del grano o a través de los granos, sin cambiar la forma de estos. Las superficies de la fractura pueden ser rugosas al tacto. Si las piezas rotas se ajustan de nuevo; la pieza deberá tener una apariencia como la de la original, indicando que no hubo, o fue muy pequeña, la deformación plástica durante la falla. Los materiales trabajados (fraguados) que sufren fracturas quebradizas, generalmente, dejan una coloración brillante en la superficie y brillan como diamantes cuando se giran en la luz. Los metales más blandos tienden a formar cheurones, superficies en forma de "v" características que tienen forma de punta de flecha en el sitio de iniciación de la fisura. Materiales más duros pueden formar también cheurones, pero esto son muy difíciles de localizar sin el uso de lupas o ángulos de iluminación adecuados. Los materiales de fundición pueden sufrir fracturas quebradizas, dejando fracturas opacas u oscuras. Los cheurones raramente se ven en las caras de estas fracturas, haciendo que los sitios de iniciación sean extremadamente difíciles de localizar.
- Esta pieza de hierro fundida fue golpeada; la carga de impacto creó una fractura quebradiza. La superficie y la fractura rugosa y cristalina no tiene cheurones que indiquen dónde se inició la fisura. Unidad 1 1-5-13 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Esta pieza de acero fraguada ha sido también golpeada; de nuevo, la carga del impacto creó una fractura quebradiza. Note los cheurones distintivos que señalan el inicio de la fisura. La cara de la fractura tiene una textura rugosa, brillante y que destella.
- Las fisuras quebradizas crecen a través de cara a cara de la separación (fisura) de las celdas unitarias, dentro de los granos o a lo largo de los límites del grano. Cuando las fisuras se mueven a través de un grano, cruzan el límite del grano y la fisura comienza en el siguiente grano. Esto continúa muy rápidamente a través del metal hasta que se rompe. No hay deformación plástica. Las piezas rotas encajarán muy bien y lucirán como la original, excepto por la fisura, debido a la separación limpia de las celdas unitarias durante la falla. La superficie y la fractura tiene muchas superficies de granos planos (cristales) que reflejan la luz haciendo que la superficie de la fractura aparezca brillante. Unidad 1 1-5-14 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Las fracturas quebradizas pueden ilustrarse mediante una baraja de naipes. Hay muchos naipes separados o capas en una baraja. Los metales están conformados de granos o cristales, cada uno de ellos contiene miles de capas de celdas unitarias dispuestas muy juntas, justo como las cartas de una baraja.
- El aluminio fundido, como en el faldón del pistón, desarrolla fracturas características quebradizas cuando experimentan cargas de impacto. Note los cheurones convergiendo al centro inferior de la fractura. El examen del faldón del pistón en esta localización no muestra acumulaciones de esfuerzos, pero parece que una biela o un contrapeso del cigüeñal la ha golpeado. Examinar las otras piezas asociadas con esta falla ayudará al analista a determinar qué pieza falló primero. Unidad 1 1-5-15 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Este engranaje de motor se rompió seis meses después de la entrega. El distribuidor creyó que la fabrica había apretado demasiado el perno del retenedor central, haciendo que el engranaje se dividiera, o que el engranaje era muy poco resistente y se rompió bajo carga normal. La fractura es oscura y los detalles son difíciles de ver. Una lupa y una luz adecuada se necesita para inspeccionar la superficie de la fractura en busca de los hechos.
- Los cheurones en este engranaje de sincronización del Motor 3306 indican que una fractura quebradiza inició en la raíz de uno de los dientes y creció rápidamente a través del cuerpo del engranaje. Conociendo esto, el analista debe buscar por evidencia de material extraño en el tren de engranajes o alguna otra fuente de carga de impacto. Unidad 1 1-5-16 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig. 1.5.22
- Fracturas dúctiles Las fracturas dúctiles son causadas por sobrecargas excesivas y generalmente aparecen distorsionadas, dobladas, giradas, sin cuello, o de cualquier forma, cambiada en tamaño, de modo que la pieza no luce como la original. Esta deformación plástica produce una superficie de fractura que es rugosa y veteada, atrapando la luz y produciendo una apariencia oscura sin brillo. Generalmente, un corte filoso de metal de cerca de 45 grados se presenta alrededor del borde exterior de una fractura dúctil. Las fracturas dúctiles son mas rápidas que las fracturas por fatiga, pero más lentas que las fracturas quebradizas, y son generalmente el resultado de otros problemas.
- Las fracturas dúctiles ocurren a medida que los granos de metal tratan de ajustarse a la sobrecarga y cambian la forma en un esfuerzo por transportar la carga adicional. Ya que la carga se aplica en forma más lenta que una carga de impacto, los granos tienen tiempo de ajustar la carga. Cada grano cambia de forma en un proceso conocido como deslizamiento. Las capas de las celdas unitarias se deslizan unas sobre otras, pero no se rompen inmediatamente. A esto se llama deformación plástica o flujo plástico. Eventualmente, la carga se sobrepone al metal y el grano se separa.
- Una baraja de cartas se usó como ejemplo de lo que sucede en una fractura de separación de un grano de metal. La deformación plástica de un simple grano de metal puede también ilustrarse con una baraja de cartas. A medida que la carga excesiva se aplica, las capas de las celdas unitarias representadas por las cartas se deslizan unas sobre otras cambiando la forma del grano. Eventualmente, la carga excede la resistencia del metal y el grano se separa. ¿ El cambio de la forma del grano, qué características producen en una superficie de fractura dúctil? Unidad 1 1-5-18 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Cuando los metales se separan bajo tensión, las piezas experimentan tensiones uniformes al comienzo y luego se angostan más rápidamente en algunos puntos. Entonces, el área de núcleo central comienza a separarse y se abren pequeñas fisuras llamadas "microcavidades". A medida que la tensión interna aumenta, las microcavidades crecen y se unen unas con otras en un proceso llamado "coalesencia de microcavidades". El metal en el perímetro delgado en la región del cuello abajo es el que queda para transportar la carga en aumento, este cuello se cizalla y produce el filo de corte
- Este perno se rompió bajo la cabeza en una prueba de tensión en una cuña de 6 grados. Observe que el enlace más débil de la cadena fue la primera rosca base después del eje, la cual es un punto de esfuerzo normal. Un filo de corte más grande en un extremo es el resultado de la carga descentrada producida por la cuña. Unidad 1 1-5-19 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Una inspección con lupa reveló que la textura de la superficie está rugosa y veteada y un pequeño filo de corte se extiende alrededor de la parte lateral de la fractura. La superficie no aparece oscura en esta diapositiva debido a la luz necesaria para tomar la fotografía.
- Este perno de biela falló en la parte central del eje, y tiene un color muy oscuro. La fisura muestra alto flujo plástico en donde el área de sección transversal se reduce, o del cuello hacia abajo. La superficie de la fractura es rugosa y veteada, con un filo de corte grande. La apariencia oscura, rugosa y veteada de la fractura, más la deformación plástica y la presencia de filo de corte indican dos cosas: 1. Es una fractura dúctil de crecimiento rápido y, 2. Es el resultado de una sobrecarga - el analista necesitará determinar la fuente de la sobrecarga. Unidad 1 1-5-20 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Fracturas por fatiga Las fracturas por fatiga frecuentemente están asociadas con la causa real de la falla. Las fracturas por fatiga pueden seguirse a sus sitios de iniciación, mirando las marcas de trinquete y los puntos en donde irradian las marcas de playa. El sitio de iniciación de una fractura por fatiga debe examinarse cuidadosamente en busca de fisuras anteriores, inclusiones u otras formas y acumulaciones de esfuerzo. Si se identifica una acumulación de esfuerzo, el analista generalmente encontrará dónde está el lugar responsable de la falla. Las fisuras por fatiga crecen lentamente, dejando una superficie de fractura lisa que, generalmente, es más brillante que la fractura dúctil o quebradiza. En estas fracturas, las marcas de playa están presentes, aunque no siempre.
- El sitio de iniciación de la fractura pueden tener marcas de trinquete, indicando cargas o concentraciones de esfuerzo muy altas. Las marcas de trinquete indican sitios de iniciación múltiple, las fisuras crecen hacia dentro hasta que se unen formando un frente de fisura única. La fisura crece con cada carga de ciclo, hasta que ocurre un cambio de carga, lo cual forma una marca de "playa" o una "línea de arresto de fisura", visibles a simple vista. Si no hay cambio de carga, no se formará la marca de playa. Las marcas de playa irradian hacia afuera, lejos del origen de la fisura, como ondas en una superficie de un lago cuando se lanza una piedra, y ayudan a identificar el sitio de iniciación de la fisura. Finalmente, la pieza está demasiado debilitada para transportar la carga y finalmente ocurre la fractura. La fractura final puede ser quebradiza o dúctil. Observe que un pequeño filo de corte puede estar presente, si la fractura final es dúctil.
- Una mirada mas de cerca a la fractura de la punta de eje del equipo 968B, muestra marcas de playa y marcas de trinquete en la porción de la fractura por fatiga, y los cheurones en la porción de la fractura quebradiza final de la falla. Es fácil ver la diferencia en la superficie rugosa entre la "fractura por fatiga por flexión", de crecimiento lento, y la fractura final quebradiza, rápida. Unidad 1 1-5-22 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Este aumento de las marcas de trinquete en la superficie de la fractura de la punta de eje, claramente muestra entre ellas el crecimiento de las fisuras por fatiga individuales. Las marcas de playa están creciendo hacia dentro de la superficie en niveles diferentes, produciendo entre ellas las marcas de trinquete. A medida que las fisuras continúan creciendo, estas se juntan y forman una fisura única. Note que no hay defecto de material y no hay prefisuras en la superficie. La fatiga parece haberse iniciado directamente en el borde de la punta del eje.
- Este aumento de las marcas de trinquete en la superficie de la fractura de la punta de eje, claramente muestra entre ellas el crecimiento de las fisuras por fatiga individuales. Las marcas de playa están creciendo hacia dentro de la superficie en niveles diferentes, produciendo entre ellas las marcas de trinquete. A medida que las fisuras continúan creciendo, estas se juntan y forman una fisura única. Note que no hay defecto de material y no hay prefisuras en la superficie. La fatiga parece haberse iniciado directamente en el borde de la punta del eje.
- Antes de completar el análisis de esta falla, asegúrese de examinar ambas mitades de la fractura, debido a que los detalles pueden haberse dañado en una cara de la fractura, pero pueden haberse preservado en la otra. En este caso, observando la otra cara de la fractura, sólo confirma los signos de camino que se encontraron en la primera cara. La fatiga parece haberse iniciado en la superficie al borde. Necesitan obtenerse datos a cerca de la carga de la pieza para determinar si un mal alineamiento, o alguna otra condición, puso cargas anormalmente altas en el eje. Unidad 1 1-5-23 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig. 1.5.36 ¿Qué tipo de fractura ocurrió en esta biela? (Fatiga) ¿Donde se inició la fisura? (en el área central arriba) ¿Dónde
- ¿Qué tipo de fractura ocurrió en esta biela? (Fatiga) ¿Donde se inició la fisura? (en el área central arriba) ¿Dónde está localizada la fractura final? (En ambos lados) ¿Por qué inició la fisura? (No se puede ver en ésta fotografía-- se necesita un aumento del área del sitio de iniciación)
- El aumento de esta pieza muestra que la fisura comenzó en la base de una letra de identificación forjada en la biela. Si la carga fue normal, la causa principal pudo ser un problema de proceso. En este caso, el forjado colocó dos letras de identificación demasiado cerca una de la otra y plegó material entre ellas, creando una concentración de esfuerzos. Unidad 1 1-5-24 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Cualquier componente que gire con una carga por flexión aplicada, puede experimentar un tipo único de fatiga llamada "fatiga por flexión y rotación". Ya que las cargas de flexión colocan los esfuerzos de tensión más altos en la superficie de la pieza, las fisuras por fatiga crecen mas rápidamente alrededor de la superficie que a través del centro de la pieza. Esto produce marcas de playa que hacen que la fractura final parezca el sitio de iniciación. A medida que la fisura progresa, ésta puede fisurar todo el camino a través del perímetro de la pieza antes de que crezca muy rápidamente hacia el medio. Cuando la fisura alcanza el diámetro externo, ésta gira y se devuelve hacia el sitio de iniciación, produciendo una fractura final en alguna parte por debajo de la superficie. La fractura final está generalmente rodeada con marcas de playa muy distintivas, y parece un desperfecto grande de material. Unidad 1 1-5-26 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Un buen modo de comenzar es un examen visual de ambas superficies de la fractura. El eje falló por fatiga (las marcas de playa están presentes y la superficie de la fractura es plana y lisa), y la fractura final está moviéndose hacia el centro. Unidad 1 1-5-27 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- Un buen modo de comenzar es un examen visual de ambas superficies de la fractura. El eje falló por fatiga (las marcas de playa están presentes y la superficie de la fractura es plana y lisa), y la fractura final está moviéndose hacia el centro. Unidad 1 1-5-27 Diagnósticos de la Máquina Lección 5 Fig.
- La superficie de la fractura muestra “marcas de camino” típicos de una fractura por fatiga por flexión y rotación. La fractura inició en la parte inferior y creció muy lentamente hacia la parte superior. Las marcas de playa muestras que la fisura creció mas rápidamente alrededor del perímetro y se devolvió alrededor de la fractura final. La fractura final en la parte superior es una fractura de corte por torsión. Observe como claramente las marcas de playa están cerca a la fractura final y cómo se dificulta ver el sitio de iniciación. Es muy fácil pensar que la fractura final es realmente un defecto de material de su superficie, con marcas de playa creciendo lejos de ésta. Pero si este fuera el caso, no habría otra área que pudiera ser la fractura final.
- Un modo de identificar las concentraciones de esfuerzos, es colocar nuevamente las dos piezas rotas juntas y observar en busca de muescas, fisuras u otras irregularidades físicas. Evite colocar juntas las caras de las fracturas, excepto para este tipo de inspección. Las concentraciones de esfuerzo de este eje están en una ranura cuadrada. La fractura por fatiga inició desde una de las esquinas en donde una concentración de esfuerzo de cerca de 3,0 estaba presente. La causa real se identificó en una ranura innecesaria. Se cambio el diseño, eliminando esta ranura, y se solucionó el problema.
- Resumen Luego de describir los tres tipos principales de fracturas, resumamos ahora los pasos relacionados con recolectar y usar los hechos obtenidos de las fracturas. Primero, obtenga las piezas rotas y limpie las fracturas para un cuidadoso examen final. Después, clasifique las fracturas como quebradizas, dúctiles o por fatiga teniendo en cuenta que las fracturas quebradizas y dúctiles están asociadas con daños resultantes, mientras que las fracturas por fatiga están asociadas generalmente con las causas. Revise la carga para verificar si hay cargas de ciclo en las piezas que tienen fracturas por fatiga, y que se presentaron sobrecargas o cargas de impacto en las fracturas quebradizas y dúctiles. Las fracturas por fatiga entonces se examinan de cerca para encontrar los sitios de iniciación de la fisura y cualquier concentración de esfuerzos. Recuerde siempre en observar si hay decoloración que pueda indicar sobrecalentamiento. Una vez identificado la concentración de esfuerzos, determine si es el resultado es un defecto de material o del proceso, o una concentración de esfuerzo debido a sobrecarga del diseño.
- Para identificar la causa más probable de una falla: 1. Piense cuidadosamente con los hechos recolectados 2. Responda la pregunta de doble verificación: ¿hay algún modo que otro factor hubiera podido causar esta falla?" La pregunta de "doble verificación" es un modo de recordar que se deben obtener hechos ambientales relacionados con la temperatura, la aplicación de carga, operación y mantenimiento. Por ejemplo: 1. ¿Cuál era la temperatura de los refrigerantes, lubricantes, combustibles o aire de admisión? 2. ¿En qué trabajaba la máquina en el momento de la falla, o en el mes o semana anterior? 3. ¿Es correcta la aplicación del producto? 4. ¿Cuál es el programa de mantenimiento? Después de revisar todos estos hechos, se puede preparar una opinión sobre la causa real de la falla.
- Este ha sido un resumen de los principios de las fracturas básicas y de cómo usar estos principios para obtener hechos, usando los ocho pasos del análisis aplicado de fallas. Los hechos acerca de las fracturas, desgaste, operación, mantenimiento y aplicación, producen las pistas que lo llevarán a la causa real de la falla. Sin los hechos, los analistas estarán confundidos y harán decisiones incorrectas. LOS HECHOS HACEN LA DIFERENCIA.