AFA Mod. 12 Engranajes - Fundamentos

117 -- La corrosión afectaría a cualquier metal no protegido, no sólo la cara del diente. Aquí vemos el extremo de un engranaje que tiene daño corrosivo. Los dientes internos también deben tener efectos de la corrosión.

118 -- Una inspección más atenta y con lupa indica que las estrías internas tienen manchas térmicas y superficies ásperas.

- 41 AFA Mod. 12 Engranajes - Fundamentos E. SOTO – 6 SIGMA – DESARROLLO TÉCNICO

119 -, Con mejor luz y una lupa de mayor aumento, podemos ver que las manchas térmicas y las asperezas se produjeron por corrosión y picadura.

120 -- En resumen, la corrosión puede llevar a picaduras y a fallas de dientes de engranajes. El daño empieza con manchas térmicas en la superficie y picaduras menores.

121 -- Las imperfecciones de la superficie pueden producir concentración de esfuerzos e interrupción de la película de lubricante, generando grietas y picaduras en áreas mayores de la superficie endurecida.


122 -- Con el tiempo es posible que la superficie endurecida se rompa en áreas grandes. Sin embargo, debemos recordar que si la corrosión es la causa de la falla de un engranaje, los efectos de la corrosión se deben manifestar en muchas otras áreas, además de la superficie deteriorada del diente.

123 -- Si el nivel de contaminación de los lubricantes es muy elevado, es posible que los lubricantes se emulsifiquen y espesen o que ocurra lubricación con agua, lo que conduce a falta de lubricación y a desgaste por adherencia lo mismo que a desgaste por corrosión. Noten que hay rayado en la perforación y en la parte posterior de este engranaje. Deberíamos examinar todas las superficies de desgaste del engranaje y buscar hechos como los que vemos aquí.

DEFORMACION PLA STICA 124 -- La deformación plástica es otro tipo de falla (desplazamiento permanente del metal de la superficie). Se da cuando los engranajes son muy blandos, soportan carga excesiva o cuando la película de lubricante es insuficiente y permite el roce entre metales. Esto hace que las superficies se deformen proyectándose en los bordes, que se ondulen, piquen o astillen.


125 -- Debemos cuidarnos de no confundir las rebabas del fresado que quedan en los bordes del diente con la deformación plástica. Durante la fabricación del diente, el corte romo o los restos del desbarbado pueden producir un leve flujo metálico y rebabas como las que se ven aquí. Pequeñas rebabas como éstas por lo general no son problema durante la vida útil y pueden ser aceptables.

126 -- Otra deformación plástica es el ondulado, un movimiento plástico y limitado del metal de la superficie, que parece marcas de playa pero que no perjudica la estructura cristalina de la superficie o su resistencia. El ondulado ocurre cuando la carga es muy elevada y la película de lubricante es muy fina. Si bien puede ser alarmante, generalmente no causa grietas ni picaduras de la superficie. Noten que bajo la línea de paso, se ve una picadura que no se relaciona con lo anterior y que, sobre la línea de paso, hay ondulado (sin picaduras). El ondulado y las picaduras son indicios de fuerzas elevadas en la superficie.


127 -- Rebordes y resaltos son otras formas de deformación plástica. Se producen cuando la superficie del engranaje se deforma permanentemente porque carece de la fuerza necesaria para soportar las cargas que se le aplican. Noten que otros dientes se han fracturado ya y que el diente remanente tiene un resalto creado por cargas de impacto y sobrecargas, debido a que faltan dientes. Si un engranaje está cargado en la dirección de avance y en la dirección de retroceso, se producen resaltos a ambos lados del diente de engranaje, como se ve aquí. Recordemos que existe la posibilidad de que la carga sea excesiva, la lubricación o la temperatura de la superficie sea inadecuada o que el engranaje sea blando.

FATIGA POR ESFUERZO DE CONTACTO 128 -- La fatiga por esfuerzo de contacto puede producir grietas en la superficie del diente, picaduras o astillado. Cuando el diente está cargado, la deflexión elástica de la superficie crea fuerzas cíclicas de tracción y de corte. Cuando las fuerzas y movimiento de la superficie aumentan demasiado se pueden producir grietas por fatiga. Las causas originales comprenden carga excesiva o exceso de revoluciones por minuto, desalineación, contrajuego inadecuado, servicio tardío, lubricación insuficiente, temperaturas elevadas, incorrecta geometría del engranaje, etc.

129 -- Desde cierta distancia, parece que sólo hay desgaste normal y pulido en los dientes de este engranaje. ¿Pueden ver ustedes evidencia de grietas o picaduras?


130 -- Limpiando el diente y usando buena luz y una lupa, podemos ver serias grietas y picaduras sobre la línea de paso. Noten que las picaduras son más amplias a medida que progresan hacia arriba, formando una área en "V”, típica de las picaduras de la superficie de un buen diente de engranaje.

131 -- Si un engranaje picado continúa en servicio, grandes pedazos de la superficie del diente se pueden desprender causando ruido en la operación y entrada de basura dura en el sistema de lubricación. Esta es picadura moderada, pero el engranaje está a punto de fallar.

132 -- Como vemos en estos ejemplos, las grietas por fatiga de esfuerzo por contacto de deslizamiento generalmente progresan hacia arriba, se ensanchan y producen una área picada en forma de "V". Noten que la


superficie del diente tiene más grietas hacia arriba y hacia afuera desde las esquinas superiores de la picadura.

133 -- Algunas veces no se nota bien la forma en "V”, pero la tendencia de la picadura a ensancharse a medida que avanza en la cabeza del diente es todavía muy obvia. Usualmente es la carga por deslizamiento y no la carga por rodamiento la que produce estas picaduras y las hace crecer.

134 -- Una vez que la picadura empieza, la superficie del diente que la rodea soporta cada vez mayor carga que conduce a desarrollo de picaduras y grietas secundarias. Con el tiempo, el diente debilitado comienza a romperse. A medida que aumentan la aspereza de la superficie y el contrajuego, el nivel de ruido durante la operación también aumenta y el operador nota que el engranaje está fallando.


135 -- Cuando los pedazos de un diente dañado comienzan a desprenderse, sólo queda una serie de picaduras y caras de fracturas ásperas e irregulares. Las claves que explican el origen del daño han desaparecido del diente dañado. Debemos observar otros dientes del engranaje o los dientes que engranan con el diente dañado para obtener más evidencia de la causa original de la falla. Noten que el próximo diente de este engranaje muestra contacto muy fuerte en talón, lo que sugiere que hubo contacto de desalineación.

136 -- La corona correspondiente también tiene picadura (astillado). El lado derecho de los dientes del engranaje está muy agrietado y pulido y el astillado está bastante avanzado. Necesitamos estudiar los dientes dañados más detalladamente para comprender lo que ha ocurrido.

137 -- Después de la limpieza, la inspección minuciosa de los dientes menos dañados con buena luz revela que hay grietas profundas paralelas a la línea de paso. Este tipo de grietas de la superficie se llama aplastamiento y se debe a la aplicación de cargas comprensivas de rodamiento superiores a la resistencia de la superficie del diente, lo que resulta en un movimiento excesivo de la superficie dura del diente contra el núcleo más blando. Las causas comprenden: (1) carga excesiva, (2) núcleo del diente demasiado blando, (3) superficie endurecida del diente demasiado delgada, (4) carga desalineada, etc.


138 -- Si continúa la operación después de agrietarse la superficie, se puede producir astillamiento y se desprenden grandes pedazos de la superficie del diente. A medida que el daño avanza, los indicios de la causa original desaparecen y quedan solamente caras ásperas de fractura. Finalmente, la Única clave remanente puede ser un lado de un diente mucho más dañado que el otro, lo que indica que la carga está desalineada. Por lo general, la carga de rodamiento es la que origina el aplastamiento que se ve aquí.

139 -- Una inspección más detenida de los dientes de un engranaje de piñón, indica que la carga aumentó mucho en el diente siguiente al fallado. Noten el pulido del talón y la picadura que se está desarrollando encima del radio del filete del diente.


140 -- Con buena luz y una lupa podemos ver ahora que una grieta de fatiga ha avanzado hasta la mitad del diente, sobre el área picada. Esta grieta es el resultado de una carga cíclica pesada anormal causada por desalineación y porque el diente que le precedía estaba dañado.

FRACTURAS POR FATIGA 141 -- Por lo general, las fracturas por fatiga empiezan en el filete o cerca del filete, porque allí se producen los máximos esfuerzos de tracción (causados por flexión del diente). La cara de la fractura se proyecta ligeramente hacia abajo en el cuerpo del engranaje, luego sube hasta que se produce la fractura final.

142 -- Este engranaje tiene varios dientes quebrados y algunas son fracturas por fatiga como lo indica las marcas de playa. La factura por fatiga ocurrió primero en el diente central como lo muestra la gran porción lisa de la fractura y la pequeña porción áspera, al final. Cuando este diente se rompió, la carga aumentó en los dientes superiores e inferiores. Noten que la fractura del diente superior es fundamentalmente cristalina, áspera y leñosa, con solamente una pequeña cavidad de fractura por fatiga en la parte superior, lo que indica que la carga que rompió este diente fue fundamentalmente de impacto y sobrecarga. La fractura del diente inferior es, en cierta forma, una fractura final áspera y leñosa en la parte inferior de los lados derecho e izquierdo.


143 -- La inspección más detallada y con más luz de la cara central de la fractura revela con más claridad las marcas de playa y las mellas que empiezan en el diente. Estas mellas indican que ha habido esfuerzos de flexión bastante grandes y que varias grietas empezaron a aliviar esos esfuerzos. Como los puntos de iniciación están en la superficie, sabemos que no se trata de inclusiones o pregrietas. Debemos anotar hechos sobre carga y aplicaciones, antes de sospechar que el engranaje es débil.

144 -- Esta fractura por fatiga comenzó en el filete de la raíz en la parte inferior del lado derecho, donde empiezan las marcas de playa y las mellas. El diente está cargado en una sola dirección, como lo muestra la ausencia de marcas de playa de flexión inversa y la presencia de fractura dúctil final en la parte superior. A continuación debemos estudiar el punto de iniciación para determinar si hay concentradores de esfuerzos, tales como ranuras, muescas, fallas de fundición, picaduras, etc. Si no hay concentradores de esfuerzos, debemos obtener hechos sobre aplicación y operación. Este procedimiento generalmente nos lleva a la causa original de la fractura por fatiga.


145 -- Estos engranajes de transmisión fallaron sólo después de pocos cientos de horas de servicio. No había sincronización de engranajes para facilitar los cambios de la transmisión. Los engranajes engranaban por un método en que el operador los mantenía en contacto y aumentaba o disminuía las RPM del motor hasta que casaban completamente.

146 -- El cliente pensó que los dientes del piñón eran débiles o que había defectos de fabricación y por eso se habían roto.

147 -- Una inspección más detallada con buena luz nos permite ver una pequeña fractura por fatiga cerca del extremo de un diente, iniciada en el radio del filete de la raíz. Las mellas y marcas de playa bien marcados avanzan hacia el exterior donde se produjo una fractura dúctil y quebradiza. Debemos sospechar que hubo severa carga de flexión cíclica desalineada hasta que se produjo la fractura.


148 -- Los dientes de este engranaje tienen daño por impacto y viruta en los bordes de ataque, lo que indica que el engrane fue difícil. Estos indicios nos obligan a obtener hechos correspondientes a la operación. Es posible que el operador no esté haciendo los cambios como corresponde o que trate de hacerlos bien pero el aparato de cambios no le da suficiente control.

149 -- Si los engranajes están sujetos a condiciones de sobrecarga, los dientes que se doblan bajo carga pueden causar contacto desalineado. Estos engranajes estuvieron sujetos a un aumento de carga del 40% sobre el especificado en las pautas de diseño y, en unos cientos de horas, un diente del piñón falló.


150 – Una inspección minuciosa del piñón muestra que se produjo fractura por fatiga del diente. La fractura había comenzado en el talón (parte superior del diente en esta diapositiva). Parece que hay asperezas en esquina superior derecha de la fractura, indicio de cargas desalineadas, picaduras y astillado antes de la fractura por fatiga. El desgaste parece normal en la parte posterior de los dientes remanentes (la carga en dirección inversa era normal) y no se ven picaduras ni grietas.

151 – Al cambiar el ángulo de incidencia de la luz y mirando en la parte frontal del diente siguiente, podemos ver que el patrón de desgaste es mucho mas fuerte en la raíz y que hay líneas de contacto duro (grietas, virutas y astillado).

152 – La inspección del engranaje anular o corona correspondiente indica que las puntas de los dientes hacían contacto muy fuerte con el pie de los dientes del piñón.


153 -- Buena luz y el uso de la lupa nos ayudan a ver con claridad que se produjo aplastamiento. Noten la grieta en la cara de extremo que ha avanzado hasta la mitad del diente. La sobrecarga del 40% puede explicar la desalineación, el contacto fuerte, el aplastamiento y astillado.

154 -- Si los engranajes operan con carga normal, pero desalineados, se producirán esfuerzos de flexión anormalmente elevados sólo en una parte del diente. Esto puede causar sobrecarga cíclica y fractura por fatiga en un lado del diente, como vemos aquí.

155 -- Con buena luz y una lupa podemos identificar las marcas de playa y las mellas que irradian desde su origen en la parte inferior izquierda del filete de la raíz de cada diente. Estos indicios nos dicen claramente que ha habido desalineación de la carga y que por eso se ha producido una fractura por fatiga. Necesitamos identificar la causa de la desalineación de los engranajes.


FRACTURAS DÚCTILES / QUEBARDIZAS 156 -- Muchas fracturas de engranajes son el resultado de carga por impacto. Del módulo "Fracturas" de este seminario debemos recordar que las fracturas quebradizas son brillantes y cristalinas y ásperas al tacto. Las fracturas dúctiles son oscuras, ásperas y leñosas y, por lo general, la fractura final tiene labios cortantes.

157 -- Las fracturas dúctiles se producen cuando la sobrecarga basta para fracturar un diente de engranaje en un ciclo de carga. Las caras de la fractura serán leñosas en apariencia y, por lo general, oscuras y ásperas.


158 – Note que de la superficie tiene una textura similar a la de un pedazo de madera rajado. La apariencia leñosa aquí se debe al deslizamiento y separación a lo largo de las líneas de flujo del acero. Este engranaje se hizo de barra de acero en bruto de estructura granular lateral. Las fracturas dúctiles son, por lo general, resultados que nos indican, por lo tanto, que se debe buscar el origen de la sobrecarga.

159 -- Cuando los dientes de un engranaje saltan como resultado de un fuerte impacto, se producen fracturas quebradizas con características propias. El lado donde comienza la grieta tiene generalmente apariencia cristalina, mientras que la última parte del diente en romperse (fractura final) está casi siempre cortada, formando una joroba de comprensión. La joroba está aquí a través de la parte superior de la fractura.

160 -- Es más fácil ver la forma de la fractura quebradiza típica (causada por carga de impacto), vista desde un extremo del diente roto. Aquí la fractura inicial cristalina se halla a la izquierda y, luego, la fractura final a la derecha (joroba de compresión cortada por impacto).


161 -- Una inspección más minuciosa del lado del cuerpo del engranaje de una fractura de esta clase nos ayuda a ver mejor estas características. Noten que la "joroba de compresión" del corte por impacto en la parte superior se levanta en el diente y tiene una textura mucho más suave que la fractura adyacente dúctil y quebradiza de la parte inferior. Si la carga de impacto es menos fuerte, la mayor parte de la cara de la fractura será dúctil y la joroba de compresión puede ser más pequeña.

162 - Por lo tanto, cuando el impacto es menor o cuando es menos abrupto, los metales tienen la oportunidad de ajustarse a la carga durante la fractura. Esto puede producir una mezcla de características de fracturas dúctiles y quebradizas con poca o ninguna joroba de compresión. Aquí vemos algunas espiguillas (características de una fractura quebradiza), áreas ásperas y leñosas (típicas de las fracturas dúctiles), una joroba de compresión muy pequeña en la parte superior del engranaje (corte por impacto) y superficie endurecida alrededor de la fractura.


163 -- Otro indicio es que las espiguillas apuntan hacia una área central más amplia de la cara del engranaje, indicando que la fractura comenzó allí y que la carga gravitó en un diente.

ANA LISIS DE FRACTURAS 164 -- Echemos un vistazo a unas fracturas dúctiles y a unas fracturas quebradizas y tratemos de analizar los indicios.

165 -- ¿Qué tipo de fractura es ésta? (Quebradiza porque tiene una superficie cristalina y una gran joroba de compresión). ¿Qué carga produjo esta fractura? (Carga por impacto o sobrecarga repentina) ¿Dónde empezó esta grieta? (En la amplia sección central inferior) ¿Hubo desalineación? (Probablemente no, porque la fractura comenzó en la parte central del diente y no en un extremo).

166 -- ¿Qué tipo de fractura es ésta? (Quebradiza, porque tiene una superficie cristalina y espiguillas) ¿Dónde comenzó la grieta? (En la parte superior izquierda de la fractura donde empiezan las espiguillas) ¿Qué tipo de carga produjo la fractura? (Carga por impacto) ¿Qué pudo haber causado la carga por impacto? (Materias extrañas duras que pasan a través de los dientes engranados, como lo indica la carga concentrada en la punta del diente). La superficie adyacente al punto de iniciación se debería estudiar cuidadosamente para ver si hay mellas y daños físicos que ayuden a identificar la posible causa original.


167 -- Este diente se encontró en el carter. La carga parece ser normal, pero parece que hay cierta picadura por corrosión.

168 -- El otro lado también parece que tiene desgaste normal, excepto que hay varias grietas debajo de la línea de paso y un pedazo grande se desprendió. Deberíamos inspeccionar enseguida las caras de la fractura.

169 -- ¿Qué tipo de fractura es ésta? (La fractura es fundamentalmente dúctil con algunas áreas cristalinas, resultado de una sobrecarga fuerte y rápida) ¿Dónde comenzó la fractura? (Probablemente en el radio del filete, donde se concentran los esfuerzos). Deberíamos ahora investigar las posibles causas del origen de la sobrecarga, tales como ambiente hostil de la operación, aplicación, desalineación, etc.


170 -- Durante la instalación de un componente, los dientes de un engranaje pueden chocar contra los dientes del engranaje con el cual hacen juego y, a medida que se van apretando los pernos, los dientes más débiles se pueden trozar. Las fracturas resultantes indican un corte causado por sobrecarga directa.

171 -- Otras veces podemos descubrir daño parcial de dientes, causado durante la operación por el contacto de interferencia entre engranajes hermanados.


172 -- Una inspección detallada muestra que los dientes sufrieron corte y aplastamiento por impacto cuando los dientes del engranaje se salieron de su posición y funcionaron punta con punta, torcidos, etc. Necesitamos seguir estos indicios y tratar de averiguar lo que hizo que los dientes se salieran de su posición

173 -- La mayoría de los dientes partidos de engranajes que encontremos tendrán fracturas dúctiles o quebradizas que provienen de un daño anterior en el compartimiento de engranajes. Algunas veces todos los dientes estarán rotos o averiados por basuras grandes, producidas por los mismos engranajes, las cuales han pasado a través de los dientes engranados.

174 -- Una inspección detallada de dichos dientes indica, a menudo, que hay fracturas quebradizas, cristalinas y brillantes y jorobas de compresión con corte por impacto, resultados claros de cargas de choque aplicadas en los dientes. En este punto de la falla es más difícil encontrar indicios que nos lleven al origen de la falla.


175 -- Si uno es capaz de identificar las características de una fractura, es más fácil clasificar las fracturas y determinar las cargas que las han producido. Las fracturas por fatiga son lisas al tacto y, por lo general, tienen marcas de playa o mellas. Las fracturas quebradizas son brillantes y cristalinas, mientras que las fracturas dúctiles son oscuras y leñosas. Hemos visto que al encontrar el lugar de iniciación (donde empieza la grieta) podemos llegar a los concentradores de esfuerzos, a las inclusiones, sobrecargas, desalineación, etc.

PROBLEMAS DE LOS ENGRANAJES 176 -- Los engranajes de Caterpillar rara vez tienen problemas que produzcan fallas, porque el diseño, la manufactura y el control de calidad son muy eficaces. Sin embargo, debemos hacer una lista de posibles problemas como inclusiones, solapas de forja, problemas de tratamiento térmico, daños físicos durante la fabricación o armado y errores de diseño.

177 -- Este diente tiene lo que al principio parecía ser un agujero, o vacío, en la superficie. No hay evidencia de mucho pulido o grietas alrededor del agujero para sugerir que la carga fue anormal.


178 -- Cuando volteamos el diente y miramos la cara de la fractura, vemos que el hueco (agujero negro en la parte central inferior) era tan grande que atravesaba el diente y producía una concentración de esfuerzos. Una fractura por fatiga fue creciendo hacia afuera a partir de este agujero negro, con fractura final quebradiza alrededor de la superficie del diente. Esta oquedad fue probablemente el resultado de una imperfección del plomo que se fundió durante el tratamiento térmico de nitruración. (Se usa a veces acero con plomo para aumentar la capacidad de fresado de los engranajes que se nitrurizan)

179 -- Este diente parece que tiene dos grietas importantes. Hay rayado bajo la línea de paso lo que puede esperarse ante una fractura tan seria. Necesitamos estudiar cuidadosamente todas las superficies del diente para tratar de comprender el origen de estas grietas.

180 -- Del otro lado se ha perdido gran parte del diente y, aún a distancia, se puede ver las marcas de playa y saber que se ha producido una fractura por fatiga.


181 -- Una inspección más detallada y con buena luz muestra que las marcas de playa proviene de dentro del diente y que necesitamos estudiar detenida- mente el punto de iniciación para tratar de determinar la causa de la grieta por fatiga.

182 -- Las marcas de playa de la parte superior irradia hacia afuera a partir de una inclusión no metálica que concentró esfuerzos y dio lugar a la fractura por fatiga. Al sacar los residuos aceitosos y oscuros y al utilizar suficiente luz y aumento, podemos ver con claridad estos indicios y saber que hubo un problema en la estructura del metal.

183 -- Por lo general, las inclusiones no son tan grandes como la que hemos visto. Y las fracturas por fatiga avanzan algunas veces con más lentitud y tienen marcas de playa menos marcado que el que vemos aquí. Por ejemplo: ¿Pueden ver marcas de playa en la cara de esta fractura? Casi lo único que podemos ver es la cara completamente lisa, excepto por una fractura final áspera alrededor de los bordes superiores. Cambiando la luz y utilizando aumento, es posible que podamos ver mejor los detalles de la fractura.


184 -- Si utilizamos luz directa en la fractura, comenzamos a ver una pequeña fractura circular producida por fatiga, en el centro inferior. La fractura que la rodea es más áspera, indicando que avanzó más rápidamente.

185 -- Si usamos la luz común de una habitación, podemos ver con más claridad la fractura circular producida por fatiga.

186 -- Si usamos luz proyectada en un lado, vemos fácilmente en el centro inferior la fractura circular pequeña producida por ciclos de carga elevada. En el puro centro de la fractura circular hay una inclusión que concentró esfuerzos suficientes para empezar una grieta interna por fatiga debida a ciclos de carga pesada. Cuando la grieta circular llegó a la superficie del diente en la parte inferior de esta foto, "se abrió" y el esfuerzo aumentó grandemente. Luego, la fractura por fatiga de bajo ciclo (avanzando rápidamente) continúa a través del diente. El "ojo de buey" bien marcado que vemos es típico de una fractura por fatiga bajo la superficie. Ahora, antes de afirmar que la inclusión fue la causa de la falla, necesitamos asegurarnos que la carga estaba dentro de lo especificado para La aplicación y operación.


187 -- ¿Qué tipo de fractura tenemos aquí? (Fractura por flexión) ¿Dónde empezó la fractura por fatiga? (En la esquina superior del diente de engranaje).

188 -- ¿Es este lugar normal para una fractura por fatiga? (No. Las fracturas por fatiga son la mayoría de las veces fatiga por flexión y comienzan en el radio de la raíz, no en medio del diente) ¿Qué creen ustedes que ha podido originar esta fractura por fatiga? (Parece que había antes una pequeña grieta en la parte superior izquierda de la cara de esta fractura. Otras veces podemos hallar inclusiones u otros concentradores de esfuerzos). Ahora necesitamos descubrir la causa de la pequeña grieta hallada. Las fracturas por fatiga pueden comenzar en cualquier punto donde un concentrador de esfuerzos permita que las fuerzas aplicadas excedan la resistencia del metal.

189 -- Otra posible causa de problemas de engranajes son las solapas de forja o las grietas de enfriamiento. La mayor parte de la cara de esta fractura es fractura dúctil producida por sobrecarga. Pero noten que en la parte superior derecha la cara de la fractura tiene textura diferente. Hay una fractura semicircular con mellas producida por fatiga y encima de ella vemos una solapa oscura de forja o grieta de enfriamiento que produjo la fractura por fatiga. Noten también que hay una grieta similar en el diente próximo. Las solapas se forman al forjar los engranajes en bruto, en cambio las grietas de enfriamiento se forman durante el tratamiento térmico.


190 -- Un tratamiento térmico inadecuado puede también producir fractura de la punta del diente. Este engranaje tiene escamado de dientes por exceso de carburización y capa endurecida muy profunda. Si la profundidad de la superficie endurecida es excesiva, se producen altos esfuerzos de tracción bajo la superficie. Al aplicar una carga, se excede el punto cedente del material y se forma una grieta en el área de contacto entre la capa de la superficie y el núcleo. Según la carga, la punta de inmediato "salta" o la-grieta avanza por fatiga y, finalmente, la punta se desmorona.

191 -- Una inspección minuciosa muestra la planicie en el área de contacto entre la superficie endurecida y el núcleo, típica del escamado de la punta. La cara endurecida gruesa es más oscura y el núcleo es más claro. Hay mellas y un ligero marcas de playa en el área de contacto entre la superficie y el núcleo y la fractura por fatiga avanzó hacia afuera hacia la superficie endurecida.


192 -- La picadura uniforme de todos los dientes puede resultar de falta de dureza de la superficie. El contenido de carbono de la superficie pudo ser muy bajo, la superficie se pudo descarburizar y ablandar durante el tratamiento térmico o, quizás, este fue incompleto. Noten que la picadura de la superficie no tiene la forma en "VI1 de la picadura en las superficies de los engranajes correctamente endurecidos. La picadura se reparte uniformemente en toda la cara del diente sin concentrarse en áreas de altos esfuerzos.

193 -- En muy raras ocasiones encontramos engranajes que tengan todos los dientes completamente desgastados. En estos casos, podemos sospechar que el tratamiento térmico del engranaje fue inadecuado y que los dientes eran demasiado blandos. Una idea general de la dureza del diente se puede determinar fácilmente con una lima para metales. Por ejemplo: si la superficie del diente se puede cortar limando suavemente, lo más posible es que el metal sea muy blando.

194 -- Si, acaso hay grietas y astillado paralelos a la línea de paso, la capa endurecida se pudo aplastar, lo que indica que el diente no es suficientemente resistente para soportar la carga que se le aplica. Aunque podemos pensar que es un problema de engranajes, debemos recordar siempre la doble verificación y ver si es posible que otro sea el responsable de la falla: Por ejemplo: ¿El engranaje es de un competidor? ¿Las cargas aplicadas son muy elevadas? etc.


195 -- A veces un daño produce concentradores de esfuerzos que conducen a fractura de dientes. Este diente no tiene desgaste anormal sino fractura. Noten que hay una pequeña abolladura circular en el extremo del diente de engranaje. Debemos mirar bien la cara de la fractura para clasificarla según su apariencia.

196 -- Como hay marcas de playa y la superficie es lisa, sabemos que la fractura ha sido por fatiga. La fractura final se encuentra en la parte inferior derecha y el punto de iniciación de la grieta en la parte superior izquierda.


197 -- Si juntamos las caras de la fractura y estudiamos el punto de iniciación con una lupa, vemos que la pequeña abolladura circular produjo pequeñas grietas en la superficie endurecida y que una de esas grietas actuó como concentrador de esfuerzos, iniciando la fractura por fatiga. Estos indicios nos llevan ahora a investigar cómo y cuando se originó la abolladura. Se descubrió que antes de ponerlo en servicio, este engranaje había sido sometido a una prueba inadecuada de dureza y que-la sonda de la máquina de la prueba de dureza produjo la abolladura y grietas.

198 -- Si dudamos de la correcta fabricación de un engranaje, hay algunas pruebas rápidas para determinar la dureza y profundidad aproximada de la capa endurecida. (1) La dureza se puede probar tratando de rayar la superficie del engranaje con una lima dura. La mayoría de los engranajes carburizados son más duros que una lima dura y no es posible cortarlos aplicando ligera presión en la lima. (2) La profundidad de la capa endurecida se puede ver cortando una pieza de un diente de engranaje, grabando la cara de corte con una solución de ácido nítrico y lavándola con agua.

199 -- La soluciones de nital para grabados se hacen con 10% de ácido nítrico y 90% de alcohol desnaturalizado. El grabado de nital debería aplicarse con un algodón para evitar el contacto directo con la piel y la ropa. Es necesario recordar, además, que los ácidos dañan las caras de la fractura y, por lo tanto, se debe tener cuidado de no destruir una fractura que queramos analizar más tarde.


200 -- Antes de aplicar la solución de nital en esta sección de dientes con superficie endurecida, no hay indicación alguna de si la profundidad del endurecimiento es la correcta. El ácido se debe aplicar durante uno o dos minutos y lavar luego en agua limpia.

201 -- Ahora podemos ver claramente que el engranaje sí estaba termotratado. La profundidad de la superficie endurecida parece normal y la picadura se produce dentro del recubrimiento duro. A continuación debernos obtener evidencia sobre el mantenimiento, operación y aplicaciones para poder explicar la picadura.


CONCLUSIONES 202 -- Debemos evitar las Ideas Preconcevidas que conducen a resultados y no al origen de los problemas.

203 -- Muchas, muchas son las razones por las cuales un engranaje puede fallar. Si utilizamos "Los ocho pasos aplicables al análisis de fallas", será más fácil identificar la causa original de una falla y tomar las medidas correctivas del caso. Debemos obtener evidencia (hechos) correspondiente a la aplicación, operación y mantenimiento procedente de los mismos engranajes que han fallado. Luego debemos pensar lógicamente para comprender el mecanismo de la falla y para identificar la causa original más probable. Entonces es más fácil comunicarse con el responsable de la falla, tomar las medidas correctivas del caso e impedir que las fallas se repitan.

204 -- Este proceso aumenta la satisfacción del cliente no sólo con nuestros productos sino con nuestro servicio a la clientela.


205 -- Un cliente satisfecho nos ayudará a obtener nuestra meta, a aumentar las ventas de productos, piezas y servicio. Si nos limitamos a decir ¡Se rompió!, sin hallar el origen de la falla, estaremos quebrándonos nosotros mismos.

206 -- Si bien todos desempeñamos un papel importante en el análisis de las fallas de engranajes, es el distribuidor el que tiene la primera palabra y el que debe asegurarse de determinar la causa original y de que obtengamos la recompensa con los clientes.


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