Modos de falla en cadenas de rodillos David Santiago Bonilla Rivera| Edgar Espejo Mora| Universidad Nacional de Colombia
Agrietamiento por corrosión fatiga fatiga
Modos de falla comunes
DESCRIPCIÓN: Los rodillos o cojinetes
Las cadenas cadenas de rodillo rodillos s son elemento elementos s mecáni mecánicos cos emplead empleados os en la transm transmisi isión ón de potenc potencia ia que están están diseñados para fallar por desgaste principalmente, aún así pueden presentar otros modos de falla. A continuación los modos de falla comunes. •
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Desgaste: abrasivo, adhesivo (galling), fatiga superficial. Fractura: agrietamiento por corrosión fatiga, agrietamiento por corrosión esfuerzo, fractura súbita frágil, fractura súbita dúctil. Corrosión: general (uniforme y por picaduras), corrosión desgaste. Deformación plástica.
Corrosión general uniforme DESCRIPCIÓN: Los elementos de
presentan agrietamiento con residuos de corrosión presentes al estar sometidos a cargas cargas de impacto cíclicas contra los dientes dientes de los engranajes. engranajes. Se observa observa que que el gros grosor or de la grie grieta ta ha sido sido promovid promovido o por presenci presencia de agentes agentes corrosivos.
la cadena presentan presentan corrosión sus sus supe superf rfic icie ies s expu expuest estas as ambien ambiente te y en la interf interfaz az de múltiples múltiples contactos entre ellos manera casi homogénea.
Fotospropias
ALGUNAS CAUSAS: •
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Desgaste abrasivo
Fotospropias
Inadecuada lubricación lubricación con presencia de humedad y/o ambientes alcalinos o ácidos. O falta de mantenimiento para controlar controlar la corrosión. Sobrecarga continua continua o intermitente. Selección errónea del material y/o deficiencia del diseño en cuanto a la capacidad de fatiga de los elementos.
ALGUNAS CAUSAS: •
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Operación en ambiente ambiente cáustico, alcalino o ácido. Lubrición Lubrición deficiente deficiente con ausencia ausencia de aditivos vos de tipo anticorros anticorrosivo, ivo, antiherrumbre y antiespumante (en operación bajo lubricante).
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Exposición al agua o a vapores de agua u otros gases provenientes provenientes del medio ambiente.
Agrietamiento por corrosión corrosión esfuerzo
Corrosión general por picadura
DESCRIPCIÓN:
Los rodillos (exterior), cojinetes cojinetes (interior) (interior) y pines pines (exterior) (exterior) se rayan y muestran marcas paralelas del tipo abrasivo de dos cuerpos (+ tres en rodillos). Las placas presentan abrasión de dos y tres cuerpos en su cara interna. Los engranajes se ven desgastados.
Las DESCRIPCIÓN: Las
placa placas s sufre sufren n agri agriet etam amie ient nto o desd desde e la zona zona del del concentrador de esfuerzos con dirección paralela a la dirección de laminación. Se presentan varias grietas y estas pueden tener tener ramificac ramificaciones iones.. Hay residuos residuos de corrosión en las grietas.
ALGUNAS CAUSAS: •
Contacto deslizante entre rodillos y engranaje por desgaste de este último.
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Deficiente lubricación lubricación o lubricación con grasa .
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Desalineamiento Desalineamiento de engranajes o guías.
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Cadena puesta de lado o de un ancho mayor al engranaje (o desgaste de este).
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Operación en ambiente ambiente cáustico, alcalino o ácido. ácido. Con reacciones del metal liberando hidrógeno y causando debilitemiento del material. Inadecuada lubricación lubricación sin aditivos anticorrosivos. Cadena sometida a elevada tensión. Selección errónea del material y/o deficiencia del diseño en cuanto a resistencia a la tensión de la placa.
Vibrac Vibración ión de la cadena cadena por desga desgaste ste de engranajes y/o cadena demasiado larga.
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Carga excesiva excesiva en el rodillo. Lubricación inadecuada inadecuada o inexistente. inexistente. Velocidad de operación elevada. Frotami Frotamiento e nto de la cadena cadena con la carcasa, guía u obstrucciones. obstrucciones. Deslizam Deslizamiento iento sobre el diente diente del engranaj engranaje por mayor longitud de la cade cadena na o cade cadena na sin sin tens tensió ión n suficiente.
ALGUNAS CAUSAS: •
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Carga elevada. Deficiente lubricación lubricación o lubricación con grasa. Inadecua Inadecuada da selecció selección n del material material para el rodillo o falta de tratamiento tratamiento térmico.
Deficiencias en el material material (discontinuidades, inclusiones, inclusiones, etc.).
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Exposición a ambientes húmedos, húmedos, cáusticos, alcalinos o ácidos.
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Daños Daños superfici superficiales ales causados causados por impactos impactos o rayaduras rayaduras de partícula partículas s intrusas.
Corrosión desgaste DESCRIPCIÓN: Las placas y los rodillos
Fotos propias
ALGUNAS CAUSAS: •
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presentan cooperación entre corrosión uniforme-d uniforme-desga esgaste. ste. Mientras Mientras que los pine pines s y los los coji cojine nete tes s pres presen enta tan n cooperación vibrocorrosión-desgaste. vibrocorrosión-desgaste. Se presentaan residuos de corrosión en las marcas de desgaste.
Exposición a ambientes húmedos, húmedos, cáusticos, alcalinos o ácidos. Deficiencia de lubricac lubricación ión o lubricación incompleta. incompleta. Carga excesiva. Inadecuada instalación instalación del pin y/o selección inadecuada inadecuada de los tamaños del pin y del cojinete. Vibración de la cadena cadena por fluctuación de la carga.
Deformación plástica
placas presenta presentan n DESCRIPCIÓN: Las placas
DESCRIPCIÓNL:
Las placas presentan presentan elongación durante su operación. Cuando un pin pin se frac fractu tura ra se prod produc uce e un abrimiento de las placas. Los hoyos de las las plac placas as se defo deform rman an tamb tambié ién. n. Doblamiento del pin que soporta fuerzas flectantes. Se presenta torcimiento de los dientes del engranaje también.
deformaci deformación ón plástica en el plano plano de mayor mayor longitud longitud y posterior posterior fractura. fractura. Se cara caract cter eriz iza a por por la dism dismin inuc ució ión n considerable de la sección transversal en la unión curvada entre las cabezas.
DESCRIPCIÓN:
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Fractura súbita dúctil
Desgaste por fatiga superficial
ALGUNAS CAUSAS :
soportan soportan fuerzas de corte y se fracturan (comúnmente primero el pin) súbitamente sin deformación plástica; los materiales del rodillo y cojinete son endurecidos mientras que el del pin no (condiciones de acabado espej espejo para para efecto efectos s triboló tribológic gicos os)) y se realizan en aceros al carbono.
Tensión Tensión excesiva de la cadena y/o altas velocidades (por paso y tamaño del piñón). Inadecuada selección selección del material del pin y/o deficiencias de diseño en el cálculo de carga máxima (F.S). Fuertes Fuertes impactos impactos sobre sobre el subconjun subconjunto to rodillo-cojinet lo-cojinete-pin e-pin con los engranajes por frenos inesperados (o aceleraciones) o debido al choque con partículas intrusas del sistema durante operación.
Fotos propias
Los rodillos presentan presentan picado y macropicado debido al esfuerzo de contac contacto to con con el engran engranaje aje.. Las cavidades son del orden de las décimas de milímetro (picado) (picado) y del milímetro (macropicado). El engranaje presenta el rastro de cavidades también.
Foto propia
ALGUNAS CAUSAS:
cojinete o pin DESCRIPCIÓN: El rodillo, cojinete
rodillo, el pin y el DESCRIPCIÓN: El rodillo,
ALGUNAS CAUSAS:
presentan corrosión localizada en forma de picaduras. Los residuos de corrosión no se notan a simple vista y es necesaria la utilización de un microscopio.
Fractura súbita frágil
Desgaste adhesivo cojinete i nete en su exter exterior ior prese presenta ntan n arrancami arrancamiento ento de material, material, o galling ng (fricción-adhesión). (fricción-adhesión). Las placas presentan superficie pulimentada (bajo desgaste) en el contorno y arrancamiento de material en la unión curvada entre las cabezas.
los DESCRIPCIÓN: Las placas y rodillos
ALGUNAS CAUSAS:
Fotospropias
Fotospropias
en al los de
Foto propia Fotos propias
ALGUNAS CAUSAS: •
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Carga elevada o cadena cadena sobretensionada. sobretensionada. Material inadecuado inadecuado o deficiente deficiente proceso proceso de fabricaci cación ón (laminado nado y posterior troquelado) con inclusiones o microvacíos. Temperatura Temperatura elevada de operación debido a una lubricación ineficiente o sistemas sin refrigeración. Efectos de termofluencia. Distancia entre engranajes engranajes inadecuada. inadecuada. Incorrecta selección selección de longitud de cadena.
ALGUNAS CAUSAS: •
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Cadena sometida sometida a una carga alta. alta. Incorrecta instalación de de las placas y pines. Selección errónea del del material y/o deficiencia del diseño en cuanto cuanto a resistencia a la tensión de la placa y a la flexión de los pines..
FUENTES:
[1] Renold Roller Chain Catalogue. Section 3. Designer Guide, Specification Guideline. Disponible en: http://www.renold.es/nmsruntime/saveasdialog.asp?lID=1113&sID=860 [2] Binti, N. I. Failure Analysis of Conveyor Chain Links: ACase StudyAt Top Glove SDN. BHD. 2013 [3] http://www.stainlessweb.com.tw/hardware.htm [4] Renold. Module 3. Chain Failure Modes, Transmission Chain. Disponible en:
[6] Tsubaki roller. Disponible en: http://tsubaki.ca/pdf/library/roller.pdf [7] TIDC INDIA. Disponible en: http://www.tidcindia.in/AC_TroubleShootingHints.html [8] Chain Care and Trouble Shooting. Disponible en: http://www.alliedlocke.com/pdf/chain-care-troubleshooting.pdf [9] Roller Chain for Power Transmission Maintenance. Disponible en: http://www.did-coltd.com/english/technical_support/images/pdf/tec006.pdf htt p://www.did-coltd.com/english/technical_support/images/pdf/tec006.pdf
