DETERIORO DE LOS DIENTES DE ENGRANAJES Y FORMAS DE EVITARLO
FALLA POR DESGASTE •
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Deterioro que sufren los dientes y por el cual son removidas capas de metal superficial de manera mas o menos uniforme. Reduce el espesor del diente y le cambia perfil. Las causas pueden ser: el contacto metal-metal por fallas en la película del lubricante entre los dientes, presencia de partículas abrasivas en el aceite, desplazamiento desplazamiento de la película de aceite en el área de contacto, y el desgaste de origen químico provocado por la composición del aceite y sus aditivos.
FALLA POR DESGASTE •
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Deterioro que sufren los dientes y por el cual son removidas capas de metal superficial de manera mas o menos uniforme. Reduce el espesor del diente y le cambia perfil. Las causas pueden ser: el contacto metal-metal por fallas en la película del lubricante entre los dientes, presencia de partículas abrasivas en el aceite, desplazamiento desplazamiento de la película de aceite en el área de contacto, y el desgaste de origen químico provocado por la composición del aceite y sus aditivos.
PULIMENTADO •
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La superficie del engranaje nuevo no es lisa sino que posee algún tipo de rugosidad característica del proceso de maquinado para su construcción. El proceso de ajuste consiste en aumentar gradualmente la carga y velocidad hasta alcanzar sus valores máximos, permitiendo que las superficies se pulan entre si por contacto metal metal. Este desgaste no es necesario evitarlo, y una vez se ha logrado se debe usar un lubricante de mayor viscosidad, reducir la temperatura de operación y lograr una reducción sustancial de la carga.
DESGASTE MODERADO •
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Es normal en los engranajes, se observa que hay remoción del metal en el adendo y dedendo de ambas superficies, mas no en la línea de paso que permanece intacta. La presencia de este tipo de desgaste se debe a que los engranajes trabajan con lubricación limite o existe contaminación en el lubricante. Para evitar que el engranaje falle por las picaduras que se producirían en la línea de paso, se debe reducir la carga, aumentar el espesor de la película de lubricante, cambiar la geometría del engranaje, el material, o el tratamiento térmico.
DESGASTE EXCESIVO •
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Es similar al desgaste moderado, pero la rata de progreso es tal, que no se cumplirá la vida de diseño del engranaje. Los dientes presentan una considerable cantidad de material removido en la superficie. La línea de paso es prominente y muestra picaduras. Este desgaste destruye el perfil del diente creando cargas dinámicas mayores y aumentando el desgaste. Se da por una película de lubricante muy delgada, presencia de partículas abrasivas, o cargas de vibración muy severas.
DESGASTE ABRASIVO Comienza en la parte inferior del diente, se interrumpe en la línea de paso y termina en la parte superior. Sigue ese patrón debido a las elevadas cargas en esas zonas y al grado de deslizamiento que se produce. Se puede identificar por lomos prominentes que soportan mas carga en la línea de paso y rayas o marcas radiales en la dirección de deslizamiento de los dientes. •
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ABRASIÓN
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La abrasión es la remoción de material por partículas duras. Contaminación del lubricante o mala selección de este.
DESGASTE CORROSIVO •
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Deterioro de la superficie por acción química. Se caracteriza por una gran cantidad de pequeñas picaduras distribuidas uniformemente. Estas picaduras se deben a ciertos aditivos en los aceites, que presentan afinidad con sustancias corrosivas como el vapor de agua, y se estratifican de tal manera que la corrosión presente en el aceite ataca las superficies de contacto.
PICADURAS POR DESGASTE Las picaduras en la línea de paso son un indicio de desgaste, el cual es producido por la contaminación del aceite, por causa de los abrasivos o de la baja velocidad con cargas pesadas. En dicho desgaste se elimina material arriba y debajo de la línea de paso y se producen altos esfuerzos de contacto en la línea de paso. •
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PICADURAS DESTRUCTIVAS
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Son la evolución de las picaduras iniciales, que son del tamaño de la cabeza de un alfiler o aun mas pequeñas. En el caso de engranajes de alta velocidad el nivel de ruido aumentara a medida que aumentan las picaduras.
ESCARCHADO •
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Es un micropicado bajo condiciones de película de lubricante delgada. La falla se causa por altas cargas superficiales y por el alto calor generado en el engrane, lo cual conduce a una película de lubricante no uniforme. Se puede prevenir con un mejor acabado superficial.
ESCORIADO •
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El escoriado es un desgaste muy rápido de los dientes que resulta de la ruptura de la película de aceite lubricante y que da lugar al contacto metal-metal. Este contacto directo produce una tendencia a la adhesión por soldadura de las partículas del material desprendidas de un sitio en otro.
ESCORIADO MODERADO •
Hay un desgarramiento radial; las marcas son usualmente mas prominentes en engranajes blandos. En algunos casos un lubricante solidó sobre la superficie de contacto ayuda a prevenir el escoriado.
ESCORIADO DESTRUCTIVO •
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Muestra marcas radiales bien definidas de desgarramiento en dirección del deslizamiento. Se evidencia la remoción de material, el perfil es completamente destruido y el engranaje no es apto para mas servicio.
ESCORIADO LOCALIZADO •
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Este tipo de escoriado tiene lugar en áreas localizadas a lo largo del patrón de contacto de los dientes de los engranajes. Por lo general es resultado de una concentración local de carga por el diseño, o factores no intencionales como, deflexiones bajo carga y gradientes de temperatura a lo largo de la cara debido a un enfriamiento no uniforme.
INTERFERENCIA DE PUNTA Y DE RAIZ •
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Desgaste causado por el emparejamiento inadecuado de los dientes al comienzo o al final del contacto, mientras el resto del diente no muestra daño alguno, y puede ser descrito como un tipo de desgaste por sobrecarga. Los perfiles cercanos a la raíz o la punta del diente muestran signos de metal removido y marcas radiales de destrucción. Las puntas de los dientes son las que causan el esfuerzo local elevado .
FALLA POR FATIGA SUPERFICIAL •
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Es el resultado de esfuerzos repetidos en la superficie del engranaje hasta que se forma una grieta, la cual aumenta progresivamente y rompe un pedazo del engranaje dejando una picadura en la superficie. Como ocurre después de millones de ciclos de esfuerzo, solo resulta evidente después del servicio prolongado.
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La presencia de picaduras significa que el diseño del engranaje no corresponde a la capacidad de carga que se transmite. En este caso se debe cambiar la dureza del material para aumentar el limite de resistencia de la superficie y evitar la formación de picaduras. En ocasiones es necesario rediseñar aumentando el ancho del engranaje o aumentando la distancia entre centros para reducir la carga por unidad de área de los dientes y aumentar la resistencia .
PICADO INICIAL •
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Ocurre en áreas locales sobre-esforzadas. Tiende a redistribuir la carga con una alta y progresiva remoción de metal en el sitio de contacto. Cuando la carga es redistribuida, el picado cesa. Se puede deber a errores menores del perfil del diente, irregularidades superficiales o inapropiado alineamiento a lo largo de todo el ancho de cara de los engranajes. La operación contínua del engranaje tiende a pulimentar las asperezas de la superficie y mejora la apariencia.
PICADO DESTRUCTIVO •
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La superficie picada es mayor que en el picado inicial. Resulta de condiciones de sobrecarga superficial que no pueden ser aliviadas por el picado inicial. Una vez han transcurrido suficientes ciclos de esfuerzo el picado continua hasta que el perfil es completamente destruido, causando una operación ruidosa. A menudo se origina de una picadura o una grieta por fatiga de flexión, concluyendo en una falla de fractura del diente. Esta falla se evita manteniendo la carga superficial abajo del límite del material.
DESPRENDIMIENTO O DESCONCHADO •
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Es una forma de falla por fatiga metalúrgica que se manifiesta con el desprendimiento de pedazos de metal relativamente grandes de la superficie de los dientes, dejando picaduras de tamaño considerable. Se presenta cuando los esfuerzos sobrepasan los previstos en el diseño de los engranajes.
ROTURA DE LA SUPERFICIE TEMPLADA •
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Se identifica por grietas longitudinales en la superficie de trabajo del diente aproximadamente paralelas a la línea de paso. La rotura de la superficie se debe a fallas del material del núcleo. La progresión de estas fallas es muy rápida, ya que gran parte del material del núcleo se ha fatigado antes de que aparezca la grieta. Por esta razón uno de los dientes puede mostrar gran deterioro mientras que los adyacentes no. El engranaje se debe cambiar. Se evita elevando la dureza del material del núcleo o el grosor de la capa externa.
FALLA POR FLUJO PLÁSTICO •
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Es el resultado de cargar el engranaje por encima de la carga de deformación permanente del metal en la zona de contacto. Si las cargas de compresión son elevadas o la vibración causa cargas intermitentes la superficie de los dientes puede laminarse o descamarse. Se presenta como un flujo severo de material superficial formando rebordes en los extremos o en las puntas de los dientes.
DEFORMACIÓN PLÁSTICA Desplazamiento de material que se produce a alta temperatura
FRACTURA DE DIENTES DESPUÉS DE UNA DEFORMACIÓN PLÁSTICA
FLUJO EN FRIÓ •
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Bajo fuerte carga la acción de rodadura del engranaje tiende a halar el material en la dirección del desplazamiento, si los esfuerzos de contacto son demasiado altos en la superficie. Este tipo de falla puede eliminarse reduciendo el esfuerzo de contacto e incrementando la dureza superficial del material.
ARRUGAMIENTO •
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Formación de ondulaciones en dirección normal al desplazamiento. Es causada por los esfuerzos compresivos. Generalmente no lleva a una falla inmediata, sino que es un indicio de que las cargas son excesivas, y advierte una posible falla futura .
ACANALADO O SURCADO •
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Aunque similar al arrugamiento, se forman surcos mas profundos y perjudiciales para la superficie. Aparece por lo general en los tornillos sin fin y en los engranajes hipoidales. Se genera deslizamiento de material a lo largo de la superficie del diente y es debido a altos esfuerzos de contacto. Como solución se pude endurecer la superficie del diente, reducir el esfuerzo de contacto, agregar al lubricante un aditivo de extrema presión o aumentar su viscosidad.
RUGOSIDADES SUPERFICIALES •
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Estas rugosidades representan un desgaste de proporción tolerable pero indican que el engranaje esta trabajando cerca de su limite de carga máxima. Las rugosidades se producen únicamente arriba de la línea de paso.
FALLAS POR RUPTURA DE DIENTE •
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Puede resultar de sobrecargas o mas comúnmente por ciclos de esfuerzo de los dientes mas allá del limite del material. Se debe buscar un punto focal para la falla, y medir el desgaste de los dientes para conocer las causas de falla. Analizar los dientes consecutivos al diente fracturado. Usualmente la falla será por la raíz.
FRACTURA ESTATICA •
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Se produce después de un solo ciclo o unos pocos ciclos de cargas muy elevadas. Aparece un lomo en el costado sobrecargado. Algunas causas son excesiva carga y aumento en los esfuerzos en la raíz del diente por defectos. Soluciones: reducción de carga, cambio de material o área de raíz.
ROTURA POR SOBRECARGA •
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Rotura tenaz y fibrosa, presenta evidencia de que el material ha sido arrancado rápidamente, por exceso de carga. Generalmente comienza sobre el lado de tensión de la raíz del filete. Se puede producir por desalineación de los engranajes.
FALLAS COMBINADAS GRIETAS DE TEMPLE Son grietas desarrolladas durante el tratamiento térmico o después del temple. Pueden no ser visibles hasta cuando se han instalado y usado por un corto tiempo los engranajes. Son el resultado de un temple de mala calidad. •
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DAÑOS POR CORRIENTES ELECTRICAS
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Se caracterizan por pequeñas picaduras en patrones claramente definidos y uniformemente distribuidos .
CAUSAS
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Corrientes eléctricas extraviadas en los procesos de soldadura. Embragues y motores eléctricos . Correas o partes móviles que generan corrientes estáticas.
DESCARGA ELÉCTRICA
El paso de corriente eléctrica a través de los dientes genera incrementos de temperatura localizados
MATERIALES EXTRAÑOS EN EL LUBRICANTE Abrasivos finos, polvo, escombros, escamas de metal, arena o cascarilla de las fundiciones, partículas de metal producidas por el mismo desgaste y piezas grandes grandes como una tuerca. Este tipo de avería se llama abrasión.
FORMAS DE EVITAR EL DETERIORO DE LOS ENGRANAJES MANTENIMIENTO PREVENTIVO MANTENIMIENTO PREDICTIVO MANTENIMIENTO PROACTIVO
MONITOREO DE CONDICIONES EN MAQUINARIA •
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ANÁLISIS VIBRACIONES TERMOGRAFIA ANÁLISIS DE ACEITES TINTAS PENETRANTES
ANÁLISIS DE VIBRACIONES •
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FORMA DE ONDA DE VIBRACIÓN ESPECTRO DE VIBRACIÓN TENDENCIA CASCADA DE ESPECTROS ANÁLISIS DE FASE ANÁLISIS DE ORBITAS
MONITOREO CONTINUO
SISTEMA DE PROTECCIÓN PERMANENTE •
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VIBRACIÓN DEL EJE TEMPERATURA DE APOYOS BAJA O ALTA PRESIÓN VAPOR BAJA PRESIÓN Y TEMPERATURA DEL ACEITE
TERMOGRAFÍA •
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INSPECCIÓN ELÉCTRICA, MECÁNICA, AISLAMIENTO, EDIFICACIONES INSPECCIÓN LÍNEAS DE VAPOR
ANÁLISIS DE ACEITES •
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DETECCIÓN DE METALES Y CONTAMINANTES ANÁLISIS DE VISCOSIDAD Y EMULSIBIDAD.
TINTAS PENETRANTES, ULTRASONIDO •
DETECCIÓN DE FALLAS EN EL MATERIAL, FISURAS HERRUMBRE
MANTENIMIENTO PROACTIVO
Alineamiento Láser •
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Alineamiento de precisión. Reduce tiempo de ejecución. Permite estar seguro de un buen trabajo.
