METODOLOGIA Y ANALISISEl presente anlisis para la falla del
elemento tiene como objetivo sealar las causas que llevaron a la
pieza a dejar de cumplir la funcin para la cual fue diseada. En la
presente parte se sealan las respectivas tcnicas empleadas para
generar los datos necesario que permitan idealizar la serie de
eventos por las cuales se cree que se destruy el elemento. Es
importante destacar que esta arte depende mucho de los antecedentes
disponibles respecto al elemento, mientras ms detallada sea esta
informacin es ms fcil minimizar la incertidumbre respecto al porqu
del suceso.Aqu se presentan las causas ms relevantes respecto a la
fractura del elemento adems de las imgenes que sustentan las
razones para determinar la falla.La siguiente fotografa muestra el
elemento que es objeto del estudio:
Fig. 1 Engrane fracturado del eje secundario de la caja de
cambiosDel anlisis previo se pudo determinar que el elemento es el
eje secundario de la caja de cambios, no disponemos de la
informacin exacta de a que vehculo corresponda pero conocemos el
funcionamiento que tiene y a que esfuerzos estn sometidos.
Fig. 2 Eje secundario de la caja de cambios
Fig. 3 Caja de cambiosLa figura 2 y la figura 3 muestra a donde
corresponde el elemento mecnico que se desea analizar.Lo que se
conoce sobre este engrane que esta fracturado (objeto de estudio)
es que siempre est en contacto con el engrane del eje piloto y a
travs de este se reparte el movimiento al eje de salida dependiendo
de la marcha con la cual se engrane dicho eje.A continuacin se
muestra una imagen de la zona donde se presume inicio la
fractura:
Fig 4. Zona de inicio de la fracturaSon estos dos dientes los
que se cortaron en primera instancia y posteriormente se trabaron
en un extremo lo que hizo que absolutamente todos los dientes
consecutivos se rompan debido a un impacto generado en ellos.Tras
leer varios conceptos en Internet y adems de conversar con ciertas
personas este es un problema ms comn de lo normal. Se sabe que para
que esto suceda por lo general es una mala maniobra en el momento
del cambio de una marcha en el vehculo. Puesto que son elementos de
alta precisin los cuales son muy bien calculados y diseados es muy
difcil culpar a una falla de diseo del elemento. Muchas personas
llegan con este problema a los talleres mecnicos tras tener
problemas como: sonidos en la caja de cambios, sienten un golpeteo
o vibracin.En la pgina http://www.scamecanica.com/index.html que es
la pgina de una empresa venezolana dedicada a la mecnica se
encuentra que la pieza presenta tres tipos de falla potenciales que
pudieron incidir en la fractura de los dientes.
-Falla por flujo plstico en los engranajes:
Fig 5. Zona de flujo plstico (comparacin)Aqu se referencia la
informacin sobre flujo plstico: Esta deformacin aparece ante
efectos de grandes cargas aplicadas lo que genera un deslizamiento
y rodamiento en entre las superficies.
-Falla por fatiga superficial: Fig 6. Zona de fatiga superficial
(comparacin)Todos los dientes del engranaje analizado presentan
esta especie de porosidad. La fatiga superficial aparece cuando
altas cargas en un alto nmero de ciclos se aplican al elemento.
Tras saber que este engrane es el que reparte el movimiento para
las marchas de primera, segunda, tercera, cuarta es el ms utilizado
lo que hace pensar que el desgaste es muy comn en este
engranaje.-Falla por rompimiento de engranajes:TFig 7. Zona de
rompimiento de los engranes (comparacin)Los dientes estn sometidos
a repetidos esfuerzos de flexin, adems la zona fracturada es
generalmente lisa. Este tipo de falla ocurre por causas externas al
engranaje tales como desalineacin o desgaste en los
rodamientos.
Se presume que en la pieza existi una desalineacin considerable,
debido a que en el resto de engranajes la cara superficial tiene un
desgaste uniforme, no as en el engranaje fracturado. En este se
distingue dos zonas de desgaste superficial; lo que indica que este
engrane no se acoplaba adecuadamente a su par.
Fig 8. Engranaje de primera marcha (desgaste uniforme)
Fig 8. Engranaje fracturado (desgaste no uniforme)Adems ciertos
dientes del engranaje presentan fracturas tanto frgiles como
dctiles, y en la zona de inicio de fractura se pueden observar
marcas de playa. Tambin se observa que un tercer diente poda ser
arrancado completamente puesto que se observa una grieta en la base
del diente.
Fig 9. Fractura frgil (brillante)
Fig 9. Marcas de playa en el lugar de la fractura
Fig 10. Grieta en la base del dienteConclusin El engranaje
posiblemente fall por una sobrecarga aplicada en un instante
determinado. Esta sobrecarga pudo producirse debido a una mala
maniobra, como bajar mal una marcha de menos potencia a una de
mayor potencia. La fractura de este engranaje en particular,
correspondiente al eje secundario (contraeje), es un problema muy
comn en las cajas de cambio de los vehculos.Es importante destacar
que el engranaje presenta un desgaste de tipo superficial lo que
genera en las caras diminutas porosidades (picadura) que actan como
concentradores de esfuerzos.La presencia de cargas cclicas es un
factor determinante en el tipo de falla determinado; y como la
pieza trabaja a un alto nmero de revoluciones, la fractura en la
zona especificada es casi inmediata, por lo que existe un
predominio de una fractura de tipo frgil.
Bibliografahttp://www.scamecanica.com/es/metal/Fotos_Mec/Plastica.jpghttp://www.scamecanica.com/es/metal/Fotos_Mec/Fatiga.jpghttp://www.scamecanica.com/es/metal/Fotos_Mec/Fractura.jpg
