ANALISIS DE FALLA - 07 - CIGUEÑAL

MÓDULO 07

CIGÜEÑALES

MÓDULO MÓDULO 7

CIGÜEÑALES INTRODUCCIÓN 1. Bienvenidos a la continuación del seminario sobre análisis de fallas. En esta sección aprenderemos a aplicar los principios del análisis de fallas a los cigüeñales.

2. Primero estudiaremos algunos aspectos sobre función, materiales y procesos de fabricación de los cigüeñales. Luego analizaremos el funcionamiento y apariencia normal de esta pieza. Finalmente, analizaremos las fallas siguiendo los Ocho Pasos y la Inspección Ocular y descubriremos indicios que nos conducen a la causa original de una falla.

3. No es muy difícil diagnosticar la falla de un cigüeñal, porque este se rompe o se desgasta casi siempre del mismo modo. La mayor parte del desgaste es por adherencia o por abrasión y se debe a un problema en el sistema de lubricación o en los cojinetes; las fracturas, por otra parte, son siempre por fatiga, sea de torsión o de flexión, causada por sobrecarga, remanufactura incorrecta o por materiales y procesos inadecua dos.

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NOMENCLATURA 4. Empecemos por estudiar la nomenclatura de las partes, función y estructura de un cigüeñal. Los cigüeñales son piezas forjadas con tratamiento térmico, compuestos por muñones de cojinetes de bancada y de biela, unidos por flancos de codo de cigüeñal o contrapesos. Los muñones empalman a los lados con filetes. Algunos de los lados del muñón de cojinete de bancada están esmerilados con un método especial y se denominan caras de empuje. Los muñones de los cojinetes de biela tienen agujeros de aligeramiento para reducir el peso del acero que gira alrededor de los muñones de bancada. Los muñones de biela y los de bancada tienen conductos de aceite perforados, por los cuales pasa el lubricante del bloque para llegar a los cojinetes respectivos. Algunos cigüeñales tienen bridas adelante y atrás para sellar hermética mente las superficies o sostener engrana j es, amortiguadores y volantes.

FUNCIONES 5. Los cigüeñales cumplen las siguientes funciones: 1) Convierten el movimiento movimiento rectilíneo rectilí neo (de arriba a abajo) en movimiento movimiento giratorio; 2) Soportan oportan pesadas pesadas cargas de flexión, torsión torsión y em empuje; puje; 3) Envían aceite a presión a cojinetes de de bancada bancada y de biela; 4) P roveen superficie superficie dura y resistente al desgaste desgaste a cojinetes de bancada bancada y de biela; 5) Entregan ntregan fuerza a trenes trenes de engranajes engranajes y volantes; volantes; 6) P roveen superficie de sellado a principales principales retenedores retenedores de aceite aceite adelante adelante y atrás del cigüeñal. - 2AFA Mod. 07 Cigüeñal - Fundamento E. SOTO – 6 SIGMA – DESARROLLO TÉCNICO

6. Los muñones de biela no están alineados con la línea de centro del muñón de bancada; así, cuando los pistones y las bielas se mueven hacia arriba y hacia abajo, el muñón de biela tiene movimiento circular. Esto permite convertir el movimiento rectilíneo del pistón en el movimiento giratorio del cigüeñal.

7. En este proceso, el cigüeñal esta bajo grandes fuerzas de flexión sobre todo en los filetes de los muñones de bancada y de biela; bajo fuerzas de torsión en las superficies de esos muñones, y bajo fuerzas de empuje (axiales) sobre los lados de empuje de los muñones. En algunos casos, las cargas de los gases en combustión en el pistón pasan a los muñones de biela, produciendo cargas de flexión en los filetes sobre 100.000 psi. Si ocurre algún problema, las cargas de los engranajes, el volante y los pistones (en varias porciones del ciclo de fuerza) producen cargas de torsión y de empuje tan elevadas que pueden romper los cigüeñales por los gruesos muñones de bancada y de biela.


8. Para tolerar esas cargas extremas, los cigüeñales se apoyan en bloques con cojinetes de biela y de bancada. La lubricación de esos cojinetes se hace por agujeros en los muñones de bancada y de biela. Aceite a presión pasa continuamente del bloque al pasaje de aceite del muñón de bancada. Aceite fluye por el flanco del codo de cigüeñal a pasajes de aceite del muñón de biela v hacia los cojinetes de biela.

FABRICACIÓN 9. Para reducir al mínimo la fricción y el desgaste, los muñones de los cojinetes de bancada y de biela tienen superficies resistentes al desgaste, pulidas con acabado muy fino. Los cigüeñales Caterpillar poseen una dureza superior a 40 Rc y están pulidos a un acabado de la superficie de 5 micras de pulgada, es decir lo mejor de la industria.


10. La fuerte estructura forjada y termotratada del cigüeñal transmite potencia a los dos extremos, donde se la utiliza para impulsar los trenes de engranajes, poleas, volantes, transmisiones y generadores. El cigüeñal también impide pérdida de aceite pasados los muñones de bancada delantero y trasero, suministrando asientos de desgaste lisos a sellos de aceite delanteros y/o traseros.

11. Para poder llevar a cabo estas funciones, los cigüeñales Caterpillar se forjan de acero al carbono. Esta operación mantiene la textura natural del metal que sigue el perfil de la pieza. Esto aumenta su resistencia, impidiendo que los filetes se agrieten bajo cargas de flexión y suministra resistencia axial excepcional contra las cargas de torsión.


12. Primero se maquina el forjado basto, luego se le da tratamiento térmico. Los cigüeñales series 3200, 3300, 3400 y 3508 son de acero al medio carbono, que se calientan en hornos a elevadas temperaturas y se templan en agua para producir una dureza mínima superficial de 48 Rc con profundidad de 2,5 mm (0.100“) en las áreas de fricción de los muñones de bancada y de biela y en los filetes. Este material endurecido minimiza el desgaste de muñones y aumenta la resistencia de los filetes contra la concentración de esfuerzos en los pequeños radios de los filetes.

13. La mayoría de otros cigüeñales son de acero con alto contenido de carbono, calentado por inducción y enfriado con agua sólo en la superficie de desgaste de los muñones de bancada y de biela para suministrar una superficie resistente. Los mayores radios de los filetes de estos cigüeñales se pueden reforzar con granallado y no requieren tratamiento térmico. E 1 granallado crea en los filetes buenos esfuerzos de compresión que aumentan la resistencia a la fatiga y formación de grietas.


14. Las piezas de forja termotratadas se rectifican y pulen cuidadosamente a los requisitos de acabado de la superficie de 5 micras de pulgada. Antes de limpiar y montar los cigüeñales, se examinan por el método magnético de localizar grietas de esmerilado o de tratamiento térmico, solapas de forja, uniones y otros posibles defectos.

15. Para que los cigüeñales funcionen como corresponde, es necesario que estén correctamente armados e instalados. El montaje consiste en instalar tapones en los pasajes del aceite, instalar a presión los manguitos de desgaste de los retenedores de aceite, empernar los contrapesos (en determinados modelos) e instalar a presión los engranajes adelante y atrás.


16. Para instalarlo, el cigüeñal se apoya cuidadosamente en los cojinetes de bancada y de empuje, apretando las tapas de los cojinetes de bancada e instalando las bielas. Para más información acerca de estas operaciones, ver las secciones sobre sujetadores y bielas. Después de apretar adecuadamente los pernos de los cojinetes de bancada y de biela, se debe verificar la rotación del cigüeñal, el espacio libre de los cojinetes y el juego longitudinal. Para las especificaciones y procedimientos correspondientes, consúltese un manual de servicio actualizado.

CARGAS 17. Cuando se pone en marcha un motor, el cigüeñal comienza a girar con la película de aceite residual de los cojinetes. Esto produce cierto roce entre cojinetes y muñones hasta que el espesor de la película de aceite minimice la fricción. Las cargas de los gases de los pistones producen fuerzas de flexión, de torsión y de empuje; el cigüeñal debe ser lo suficientemente fuerte para soportar estas cargas.


18. Las cargas de combustión empujan las bielas contra los muñones, creando elevados esfuerzos de tensión en los filetes de esos muñones. La mínima flexión de los muñones ejerce esfuerzos de compresión en los filetes de los muñones de bancada. Las líneas del flujo de forja y el material de los filetes granalladas o termotratadas soportan los esfuerzos de tensión eliminando la formación de grietas en los muñones de biela.

19. A medida que los pistones completan la carrera de fuerza, crean bajos esfuerzos de tensión en los filetes de los muñones de biela. Más tarde, cuando hablemos de las fallas de fatiga por flexión, esta información será muy Útil.


20. Durante la explosión, cada muñón recibe cargas diferentes, pero debe moverse al unísono con los otros. La resistencia al movimiento en uno de los extremos del cigüeñal aumenta estas cargas a medida que los engranajes y volantes transfieren fuerza a otros engranajes o transmisiones. El efecto combinado produce en el cigüeñal cargas de flexión o de torsión. Esto hace que el cigüeñal se tuerza ligeramente como un resorte, produciendo flexión durante el funcionamiento.

21. A medida que la fuerza impulsa trenes de engranajes, accesorios, transmisiones, etc., se van desarrollando fuerzas axiales que empujan el cigüeñal en una u otra dirección dentro del bloque. Estas fuerzas, denominadas cargas de empuje, se ejercen en el lado de empuje de un muñón de bancada que actúa contra el cojinete de empuje.

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22. Un cigüeñal puesto a funcionar tiene casi la misma apariencia de uno nuevo. El pulido de los muñones de bancada y de biela es más brillante donde se apoyan los cojinetes y los retenedores de aceite pueden producir un aro de desgaste por abrasión poco profundo donde hacen contacto. Es posible que en áreas no gastadas por los cojinetes después de miles de horas de operación se desarrolle una laca de color marrón.

FALLA 23. Los cigüeñales se desgastan y se rompen. El desgaste resulta por lo general del sistema de lubricación o de problemas de cojinetes. Los problemas de alineación o conicidad son una excepción y pueden producir desgaste por adherencia que se ve en los cojinetes. Las fracturas de los cigüeñales se deben por lo general a fallas de aplicación, remanufactura, materiales o procesos.


24. El modo más seguro de analizar las fallas de un cigüeñal es valiéndose de los Ocho Pasos Aplicados al Análisis de Fallas, que nos ayudan a obtener los datos necesarios, a identificar los tipos de fracturas y a interpretar los indicios que nos conducen a la causa original.

25. Cuando se hace un estudio de fallas, se deben anotar los datos básicos sobre antecedentes de mantenimiento, aplicación y funcionamiento. Es necesario saber el total de horas de servicio, cambio de cojinetes, reparaciones del cigüeñal, etc. Deberíamos también investigar las condiciones de uso uno o dos meses anteriores a la falla y buscar específicamente indicios de problemas, como ruidos poco comunes, dificultad en el arranque, que nos puedan dar idea de la causa de la falla.


26. Para hacer el mejor análisis de fallas es necesario que obtengamos, identifiquemos y protejamos todas las piezas relacionadas con la falla. En la mayoría de los casos se tratará solamente de los cojinetes de bancada, de empuje y de biela del cigüeñal.

27. Si las piezas se deben transportar a otra parte, se deben dejar como estén, sin limpiar, y empaquetarlas cuidadosamente para protegerlas contra daños que puedan producirse por contacto o corrosión. Si se deja que las piezas que han fallado se deterioren, es casi imposible hacer el análisis de fallas porque los indicios han desaparecido.


28. Antes de comenzar el análisis es muy importante limpiar las caras de la fractura como corresponde. Muchos detalles no se ven hasta que las caras estén limpias. Lo mejor es usar un disolvente suave, no-corrosivo, como Stanisol y un cepillo de cerda suave. Así es posible quitar el aceite, la grasa y las materias extrañas sin perder las claves que existen en las piezas.

29. Los indicios desaparecen fácilmente si la limpieza no es la que corresponde o se la hace sin cuidado. Para impedir el daño o la desaparición completa de indicios se debe evitar el uso de bolitas de vidrio, soplo de arena, cepillos de alambre o disolvente fuerte.


30. Debemos buscar indicios en todas las superficies, utilizando buena luz para crear contrastes que nos revelen mejor los tipos de fractura y de desgaste. El uso de una lupa puede ser muy útil al identificar los concentradores de esfuerzos en los puntos de iniciación de fallas.

31. Antes de empezar la inspección ocular, todas las piezas implicadas deben ponerse en orden según se saquen del motor. Una inspección meticulosa de los cojinetes nos dirá si la conicidad o la alineación del cigüeñal no era buena, si un cojinete corrido produjo recalentamiento en el muñón de biela, si el contacto con el filete fue resultado de la falla del cigüeñal o la causa, etc. El examen de las fracturas nos indica el tipo de fractura, el punto de iniciación, los concentradores de esfuerzos que iniciaron la grieta y si eran causas o resultados.

32. Especialmente debemos buscar pruebas de que hubo recalentamiento, falta de alineación o piezas no genuinas. El calor producido por la falla de un cojinete puede ser tan elevado que sea imposible reparar el cigüeñal. Los indicios de desalineación, más notables en los cojinetes, pueden indicar un cigüeñal deformado o mal alineado en el bloque. La ausencia de la marca Caterpillar puede ser la clave de que el cigüeñal no es una pieza genuina.


33. El desgaste del cigüeñal se produce por lo general como resultado de problemas de cojinetes o de lubricación. Cuando los muñones se rayan por abrasión, se debe a que materias duras incrustadas en los cojinetes sobresalen lo suficiente para dañar los muñones.

34. El desgaste por adherencia puede tener origen en los cojinetes, en el sistema de lubricación, o en el mismo cigüeñal. Si se sospecha esto último, se deben colocar los cojinetes en la misma posición que ocupaban en el motor y examinar el patrón de desgaste del revestimiento. Para más información al respecto, ver la sección de cojinetes.


35. Como las fracturas de los cigüeñales son por fatiga, repasemos brevemente lo que aprendimos sobre fatiga en la sección “Fracturas” de este seminario. Indicios de fractura por fatiga son superficies lisas y suaves con "marcas de playa" a partir de la iniciación de la grieta hasta la fractura final. Si hay varias grietas lado a lado, se forman mellas entre ellas hasta que las grietas se unen formando una mayor. Las mellas indican gran concentrador de esfuerzos o elevada carga donde se inicia la grieta. El tipo de concentrador de esfuerzos puede llevarnos a la causa original de la falla.

FALLAS EN EL CIGÜEÑAL

36. Los cigüeñales fallan por flexión o torsión. La fatiga por flexión comienza en la superficie o cerca de la superficie del filete del muñón de bancada o de biela. Puede ser el resultado de problemas de aplicación, remanufactura, materiales o procesos de fabricación. La fatiga por torsión empieza en la superficie del muñón de bancada o de biela Y va en espiral alrededor del cigüeñal. Por lo general se debe a defectos de los materiales o a problemas en los procesos de fabricación. Los adelantos realizados en la última década en materia de afino del acero hacen que las fallas por materiales defectuosos sean muy pocas. A continuación nos familiarizaremos con los dos tipos de fractura por fatiga, de flexión y de torsión y después estudiaremos las diferentes clases de concentradores de esfuerzos con sus respectivos indicios.


37. Aquí vemos un muñón de biela y flanco del codo de un cigüeñal de D348. ¿Cuáles son los indicios visibles? Respuesta: Fractura lisa y suave, con "marcas de playa", y fractura final dúctil, y punto de iniciación en una filete, indicando que hubo fatiga por flexión.

38. Cuando hallamos el punto de iniciación, debemos buscar mas indicios. ¿Qué otros indicios hay aquí y que indican? Respuesta: Mellas y puntos de iniciación múltiples, indicando la presencia de esfuerzos de tensión muy elevados o algún defecto que eleva los esfuerzos. ¿Dónde se inició la grieta por fatiga y cómo se asocia con la carga del cigüeñal de la que hablamos antes? Respuesta: La grieta empezó en una filete de muñón de bancada, lo que indica que la culpa quizá no este en la carga de combustión. Las cargas de combustión ejercen fuerzas de compresión en los filetes de los muñones de bancada y para que empiece una grieta es necesario que haya esfuerzos de tensión.

39. Tomemos un minuto para pensar con los datos que tenemos aquí y a dónde nos llevan los indicios. La iniciación de la fractura y las mellas indican elevados esfuerzos de tensión en el filete del muñón de bancada. Las cargas culpables no proceden de la combustión porque ésta no produce cargas de alta tensión en estos filetes. Ellas deben venir de fuerzas de flexión no comunes en el cojinete de bancada, por lo tanto debemos ir a las fuentes que producen dichas fuerzas, como problemas de alineación de agujeros, mal empalme entre filetes y lados, mal granallado de filetes, cargas de accesorios, etc.


40. Aquí vemos otro muñón de biela y flanco de codo de cigüeñal de un D348. ¿Qué indicios de fracturas hay? Respuesta: Superficie lisa, suave y marcas de playa a partir del filete de bancada. Además, una grieta por fatiga con marcas de playa y mellas en el filete de biela. Fractura dúctil final en el encuentro de las dos grietas por fatiga. ¿Cuál de las dos grietas empezó primero? Respuesta: La del muñón de bancada, porque se alargó más con cargas menores, como lo indica las marcas de playa densa. ¿Qué causó las mellas y la segunda grieta por fatiga en el filete de biela? Respuesta: Cuando la grieta del filete de bancada debilitó la sección transversal del flanco del codo del cigüeñal, las fuerzas de combustión recargaron el filete de biela e iniciaron una grieta que se desarrolló en dirección opuesta. Esto se llama fatiga por flexión inversa.

41. Veamos ahora indicios de fractura por torsión. Como en la fatiga por flexión, la que proviene de torsión produce marcas de playa liso y suave a partir del punto de iniciación donde puede haber mellas. A diferencia de la fatiga por flexión, la de torsión se desarrolla en espiral en un muñón de bancada o de biela, a partir de concentradores de esfuerzos en los pasajes de aceite o agujeros de alivio, o en los defectos de material de la superficie de los muñones o bajo la superficie.


42. Este muñón de biela de un cigüeñal de 3208 sufrió una fatiga por torsión. Para determinar correctamente el punto de iniciación de la grieta, debemos buscar el área donde las marcas de playa son continuas o casi invisible. Las “olas espaciadas e irregulares indican que nos estamos aproximando a la fractura final; Si, en cambio, las olas están próximas entre sí o son difíciles de distinguir, nos estamos acercando al comienzo de la grieta. Con estos indicios podemos localizar el punto de iniciación en la parte inferior del agujero de aligeramiento. Después hay que buscar los concentradores de esfuerzos, por ejemplo la muesca de guía de la taladradora o las grietas por enfriamiento.

43. Una vez que tenemos este conocimiento sobre las fracturas por torsión y por flexión, es necesario estudiar los diferentes tipos de concentradores de esfuerzos que producen las fracturas de los cigüeñales y aprender a reconocer los indicios característicos de una aplicación indebida, los de defectos de material y los de procesos de fabricación.


44. Los cigüeñales también se usan para impulsar equipos accesorios por poleas, correas o trenes de engranajes. Si la aplicación no ha sido bien estudiada y aprobada por los ingenieros de Caterpillar, hay peligro de que el muñón de bancada delantero o trasero se recargue y se doble. Los indicios son fracturas de fatiga por flexión iniciada en el filete del muñón de bancada delantero o en el de la primera biela, sin evidencia de concentración de esfuerzos. Por lo general, cerca de la iniciación de la grieta las olas están muy juntas y no es posible verlas fácilmente. La grieta crece con lentitud hacia la próxima filete hasta que la sección debilitada se sobrecarga y rompe. Cuando creemos que hay problema de aplicación, debemos investigar la instalación y determinar si se excedieron las especificaciones Caterpillar

FRACTURA EN EL CIGUEÑAL

45. Algunos Cigüeñales se fracturan debido a materiales defectuosos o a errores de fabricación. Como las fábricas de acero los forjadores y Caterpillar controlan muy bien los materiales y procesos de fabricación, muy pocos cigüeñales se rompen mientras están en servicio.


46. En la sección sobre principios de metalurgia vimos defectos de los materiales, como inclusiones, costuras, bolsas de contracción, escamas, etc. El acero de cigüeñales puede tener uno de estos defectos, pero los más comunes son las inclusiones y las escamas. El indicio de fallas por defectos de material es fatiga que se origina bajo la superficie.

47. Este cigüeñal de un 3512 se devolvió a la fabrica para analizar la causa de la falla.


48. Parece que la fractura se debe a fatiga por flexión entre un muñón de bancada y un muñón de biela.

49. Un examen más detenido de las caras de fractura indica que hubo fractura de fatiga por flexión que se inició en el filete de un muñón de bancada y terminó en fractura en el filete del muñón de biela. No hay mellas, pero las marcas de playa son muy visibles.

50. Si seguimos las marcas de playa hasta el origen, vemos lo que parece ser una fractura por fatiga, que comenzó precisamente en el filete del muñón de bancada.


51. Con más luz y más ampliación vemos que el punto de iniciación es interno y que hay un concentrador de esfuerzos. Esta inclusión era tan grande y estaba tan cerca de la ya muy recargada filete que podía iniciar una grieta por fatiga. La fatiga bajo la superficie crea un olea j e circular extendiéndose a partir de la inclusión. En algunos casos, una pieza recargada se puede agrietar internamente a partir de un defecto de material que no hubiera causado problema si la carga hubiera sido normal. No hay que culpar al defecto de material sin ver las condiciones de carga.

52. Esta falla de fatiga por flexión se produjo en un cigüeñal de un 3408, en el flanco del codo de cigüeñal entre el primer muñón de bancada y el de biela. La fractura se inició muy debajo de la superficie del muñón de biela. El concentrador de esfuerzos en este caso es una escama de hidrógeno en el acero antes de forjarlo. Note que los indicios son idéntic0.s a los de una falla por inclusiones. Quizá no podamos diferenciar los tipos de defectos de material, pero podemos reconocer la similitud entre los indicios de fallas de material. Defectos grandes o sobrecargas pueden constituir el eslabón más débil de la cadena.


ERRORES DE FABRICACIÓN 53. Los errores de fabricación pueden darse durante el forjado, el tratamiento térmico, el enderezamiento o el labrado con esmeril. Veamos brevemente una fractura típica de cada caso.

54. El cigüeñal de este 3408 se rompió después de 80 horas de servicio de un 988B. La fractura en el flanco del codo de cigüeñal tiene áreas lisas, lo que indica fatiga, y ásperas, lo que indica una rotura quebradiza o dúctil.

55. Un examen más detenido y con más luz indica que áreas cristalinas quebradizas fueron los puntos de iniciación de la fractura que se desarrolló en dirección al flanco del codo de cigüeñal. Las grandes áreas frágiles son quemaduras de forja que ocurren cuando el acero se sobrecalienta durante el forjado y se funde en el interior. Los granos grandes que se forman al enfriarse no se aglutinan sino que forman grietas internas que crecen debajo de la superficie. Una vez más, los indicios son fatiga bajo la superficie y, en este caso, mellas de gran tamaño también bajo la superficie. - 25 AFA Mod. 07 Cigüeñal - Fundamento E. SOTO – 6 SIGMA – DESARROLLO TÉCNICO

56. Las grietas de enfriamiento se pueden producir cuando la pieza forjada se enfría rápidamente con agua después de alcanzar 870C. Si los biseles de los pasajes del aceite no son los adecuados o el agua de enfriamiento tiene una temperatura muy baja, se producen fuerzas durante el proceso que pueden crear en esos agujeros grietas pequeñas como clavos de mariposa. Estas grietas se convierten en los concentradores de esfuerzos que inician una grieta por fatiga durante el servicio. El examen ocular minucioso del punto de iniciación de la fatiga nos revela, por lo general, que esa pequeña grieta fue la causa de todo el problema. En esta podemos verla arriba del centro.

57. Este es otro caso de fatiga por flexión iniciada en el filete del muñón de bancada del cigüeñal de un 3208. Los indicios son marcas de playa, mellas y una fractura poco común entre la superficie del filete y el punto de iniciación de la grieta interna por fatiga. Esta área tiene una grieta causada por exceso de enderezamiento. La grieta ya existía cuando el cigüeñal empezó a funcionar, se convirtió en un concentrador de esfuerzos e inició una grieta por fatiga con las grandes mellas que vemos aquí. Siempre que veamos que la fatiga se inicia debajo de la superficie de la pieza sabemos que había una grieta o un defecto de material.


58. Las grietas o quemaduras de muela no son necesariamente peligrosas, a menos que se produzcan en una área de grandes cargas, como los filetes o los pasajes del aceite de los muñones. Los indicios de fractura que señalan una falla de muela son mellas donde hubo grandes concentraciones de esfuerzos. Si la fatiga no ha pulido demasiado el punto de iniciación, es posible que veamos grietas pequeñas con forma de clavo de mariposa.

59. El cigüeñal de este D348 se rompió por flexión. La grieta se inició en el filete del muñón de bancada y se dirigió hacia el de biela, produciendo fatiga por flexión inversa. En el punto de iniciación hay varias mellas, lo cual indica que hubo un concentrador de esfuerzos como podría ser una grieta de muela. Para confirmarlo, podemos hacer una verificación magnética en busca de pequeñas grietas en los filetes o pedir al laboratorio de metales que traten el cigüeñal con ácido para encontrar las quemaduras.

REACONDICIONADOS CIGÜEÑALES 60. Hay otra fuente de fallas no relacionada con los materiales de Caterpillar, sus abastecedores o con procesos de fabricación. Muchos cigüeñales se reacondicionan en talleres donde no se conocen los materiales o procesos utilizados por Caterpillar. Durante el reacondicionamiento se introducen concentradores de esfuerzos al utilizar procesos que son incompatibles con los materiales y procesos de origen.


61. El cigüeñal de este 3408 se devolvió a la fabrica porque estaba bajo garantía y había tenido una fractura por fatiga en el filete del muñón de bancada del lado de la cara de empuje, después de unos cientos de horas de funcionamiento.

62. Examinando detenidamente la fractura, notamos que las marcas de playa parece que se inicia bien debajo de la superficie, en una zona pulida.

63. Mirando el otro lado de la fractura, encontramos unas marcas de playa idénticas en una zona también pulida.


64. Un examen más detenido no muestra marcas de playa o mellas en la zona pulida, pero revela que existió otra grieta en la superficie del filete en dirección hacia la zona pulida. Esta grieta previa poco profunda se asemeja a una grieta por enderezamiento, pero la fatiga no se inicia aquí.

65. Los indicios nos indican que esta fractura es poco común y que deberíamos continuar buscando datos. Al examinar la cara de empuje notamos dos líneas oscuras irregulares que rodean la superficie de empuje esmerilada. Como esto no es lo normal, debemos investigar más.

66. Al examinar el otro lado de la fractura, vemos que toda la superficie de empuje tiene a su alrededor estas dos ranuras circulares.


67. Cuando usamos una luz en ángulo y una lupa, encontramos un reborde de soldadura que nos resuelve el problema. Este cigüeñal falló posiblemente porque la plancha de empuje se instaló al revés. Durante el reacondicionamiento se torneó la cara de empuje, se la llenó con soldadura y se volvió a esmerilar.

68. Siempre debemos tratar de encontrar fallas poco comunes como ésta, para evitar errores pensando que se trata de un problema de material o de fabricación cuando en realidad el responsable es un cigüeñal no genuino o uno no remanufacturado por Caterpillar. 69. Esto concluye nuestra sección sobre el análisis de fallas de cigüeñales. Con los Ocho pasos aplicables al análisis de fallas y las técnicas de la inspección ocular podemos encontrar los indicios que nos llevan por el buen camino de la investigación. Después de haber determinado la causa del problema nos queda todavía la mitad por hacer. Debemos tratar de obtener la recompensa, comunicándonos con el responsable de la falla, efectuando las reparaciones al costo mínimo posible y siguiendo en contacto con el cliente para estar seguros de que el problema ha tenido solución.


ANALISIS DE FALLA - 07 - CIGUEÑAL

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