1. Supo Supong nga a el el lec lecto tor r que que se le da un engr engran ane, e, con con div diver erso sos s die dient ntes es roto rotos s y se le pide investigar la razón de la falla. Hágase una lista de preguntas que haría.
Cuanto tiempo estuvo en funcionamiento? Cual era la naturaleza de los esfuerzos aplicados?(cuando fallo) Estuvo el engrane sometido a una sobrecarga? Se instalo adecuadamente el engranaje? Estuvo sometido a esfuerzo excesivo? Hubo cambios en el ambiente? Tuvo el engrane un mantenimiento correcto?
2.
Que Que se se bus busca carí ría a en en un un exa exame men n vis visua ual l del del engr engran ane e del del ejer ejerci cici cio o ant anter erio ior? r? Fue fractura ductil, frágil o ambas? Empezó la falla en la superficie o debajo de ella? Empezó la falla en un punto o en diferentes puntos? Empezó la fisura recientemente o hace algún tiempo?
3. Que Que pru prueb ebas as se real realiz izar aría ían n en en el el eng engra rane ne d los los ejer ejerci cici cios os ante anteri rior ores es. . Exp Explí líq q uense las razones de selección de las pruebas a efectuar Pruebas de laboratorio y de campo; se evalúan todos los efectos, diseño y variables en condiciones controladas. 4.
Explí xplíqu ques ese e la la met meta a del del aná análisi lisis s de de las las cau causas sas q pr produc oducen en falla allas s.
Su meta es dar resultados de condiciones reales de operación centrado en las pieza s devueltas del servicio. 5.
Expl Expliq ique uese se la dife difere renc ncia ia en apar aparie ienc ncia ia entr entre e fra fract ctur ura a duc ducti til l y frág frágil il. .
Fractura ductil(por carga única): de color gris opaco, fibrosas, con bordes plástica mente deformados, se forman cavidades pequeñas por deslizamiento; se unen y crecen formando una fisura Fractura frágil(clivaje): brillante y cristlina; cada cristal tiene un plano de cl ivaje único. Desde el origen de la fractura se muestra un modelo de chevron o espi gado señalando el origen de la fractura 6. Desc Descrí ríba bans nse e los los esfu esfuer erzo zos s bás básic icos os ,mas ,mas impo import rtan ante tes s en en una una piez pieza a som somet etid ida a a l a acción de una carga externa Normal y cortante. 7. Expl Expliq ique uese se porq porque ue las las fra fract ctur uras as frág frágil iles es ocur ocurre ren n cua cuand ndo o se se exc exced ede e la la res resis is tencia tensil y porque las fracturas ductiles ocurren cuando se excede la resist encia de corte las fracturas ductiles o de corte se presentaran cuando la resistencia de corte sea vencida por el esfuerzo cortante; las fracturas frágiles se presentaran cuando la resistencia tensil (cohesiva) sea excedida por el esfuerzo tensil. 8. Desc Descrí ríba bans nse e los los 5 tip tipos os de apli aplica caci ción ón de carg carga a y el tipo tipo de esfu esfuer erzo zos s pro produ duc c idos Axial/normal/Cables y columnas Combado/Normal/Vigas, base d dientes Torsión/Corte/Flechas ejes y resostes Corte directo/Corte/Remaches, tornillos contacto/Corte/Baleros y dientes de piñones 9. Cual ual es es el el tip tipo o de de fra fract ctur ura a ma mas co común mún en en las las pieza iezas s de de maq maqui uina nar ria? ia? Fallas por fatiga constituyendo el 90% de todas las fracturas
10. Describa las tres formas principales en que se desarrollan los esfuerzos por fatiga. a) b) c)
Reversibles (ejes) Unidireccional (punzones, dientes) Unidireccional con precarga (pernos de piston y biela).
11. Descríbase el desarrollo de las marcas tipo playa sobre la superficie de un a falla por fatiga. La falla se origina en la superficie de la pieza donde los esfuerzos de corte ex cedieron primero la resistencia de corte. La fractura se inicio en la discontinu idad indicada sobre la superficie y avanzo por toda la sección antes de la ultima separación. 12.
Como se puede determinar el origen de una fractura por fatiga?
Una variación en la carga cíclica da lugar a que se desarrollen pequeñas marcas tipo a rrecife o playa sobre la superficie de fractura las cuales indican la posición de la matriz de la fisura progresiva en un momento dado. 13. Una vez que se forma una fisura por fatiga, de que depende su rapidez de crecimiento? Depende de la magnitud del esfuerzo, del gradiente del esfuerzo, del limite de r esistencia del material, sensibilidad de la muesca y de la presencia o ausencia de imperfecciones o inclusiones estructurales. 14. Expliquese la relación que existe entre el origen de una fractura y la zon a de fractura final de una pieza sometida a una carga de flexion en una sola dir ección y una pieza sometida a una carga de combado y rotación. En la fatiga en una dirección las marcas son de playa y se originan en la fisura q ue produce la falla. En las combadas que giran, las fisuras avanzan unas hacia o tras generando marcas de trinquetes. 15.
Proporcione tres ejemplos de concentraciones de esfuerzos localizadas.
Filetes agujeros y cualquier irregularidad geométrica. 16. Como se curvaran las marcas tipo playa respecto al origen de una falla e n un acero endurecido y en un acero recocido bajo la aplicación de una carga cíclica ? En un material sensible a muescas, (endurecido) la fisura tiende a crecer mas rápi damente a lo largo de la superficie sometida a gran esfuerzo que hacia el centro , por tanto las marcas de playa se curvan alejándose del origen de la fractura. En un material menos sensible a muescas (recocido) la fisura se mueve mas rápidame nte hacia el centro que a lo largo de la superficie y producirá marcas tipo playa cóncavas alrededor del origen de la fractura. 17. Descríbase la clase de fractura que puede ocurrir como resultado de una cuña floja en una flecha Casi toda la torsión se transmite a través de la cuña, la fractura empieza del fondo d e la caja de cuñas y avanza con el esfuerzo cortante en forma paralela a la super ficie, dando por resultado una fractura por peladura . En algunas ocasiones, la acc ión peladora interviene por completo alrededor de la flecha, formando de esa manera una cascara separadora. 18.
Explique el efecto que producen tres reductores de resistencia.
Disminuir la resistencia del metal; da lugar a fractura El sobrecalentamiento; propicia el crecimiento de grano Templado mal realizado; puede producir grietas.
19. Explique porque son importantes de las tensiones residuales en el análisis de las causas que producen fallas. Xq son el resultado de un deficiente tratamiento térmico y producen fisuras finas tipo cabello. Su efecto es benéfico si se oponen a la carga aplicada. 20. En que condiciones son mas significativos los esfuerzos residuales consi derando el material? En los materiales duros muescados mas que en los no muescados. En los materiales suaves no tienen importancia. 21. Cual será la diferencia en apariencia de superficie de fractura entre un s obresfuerzo bajo y un sobresfuerzo alto sobre un material? La cantidad de superficies doblemente cruzadas (mallado). 22. Cual es la diferencia en apariencia entre fatiga por flexión y fatiga por torsión? Las fracturas par tensión son perpendiculares al esfuerzo tensil, el cual ocurre s obre la orilla de la flexión y se localiza donde ocurre el máximo esfuerzo aplicado. Además son más comunes las marcas de mallas y las superficies de playa pueden crece r en 2 direcciones para un combado inverso. 23. Cual será la diferencia en fractura entre acero y hierro fundido sometido a torsión? La del acero es transversal y la del hierro fundido gris es de tipo tensil (45°) c on un angulo en espiral
