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COMPORTAMIENTO A FATIGA DEL ACERO SAE 4140 
USANDO ALTA RUGOSIDAD SUPERFICIAL Y AMBIENTE 
CORROSIVO 
FATIGUE BEHAVIOR OF SAE 4140 STEEL WITH HIGH 
SURFACE ROUGHNESS IN A CORROSIVE ENVIRONMENT 
WILSON FERNANDO CEBALLOS 
Ingeniero Mecánico de la Universidad del Valle. wifecebe@yahoo.com 

ADOLFO LEÓN GÓMEZ Profesor de la Universidad del Valle, Escuela de Ingeniería Mecánica. adogomez@univalle.edu.co 

JOHN JAIRO CORONADO 
Profesor de la Universidad del Valle, Escuela de Ingeniería Mecánica. johncoro@univalle.edu.co 
Recibido para revisar Enero 22 de 2009, aceptado Marzo 18 de 2009, versión final Abril 30 de 2009 

RESUMEN:  En  este  artículo  se  presenta  el  estudio  del  comportamiento  a  fatiga  del  acero  SAE  4140  en 
condiciones  diferentes:  superficie  pulida  (acabado  espejo), ambiente  corrosivo  (jugo  de  caña  de  azúcar),  alta 
rugosidad  superficial  (superficie  equivalente  a la  encontrada  típicamente  en los  ejes  de  molino  de  caña)  y  una 
condición que involucra la combinación de las dos últimas. Las anteriores condiciones están presentes en los ejes de maza de molino de caña de azúcar durante el proceso de molienda. Se realizaron pruebas de fatiga en flexión 
rotatoria  y  se  obtuvieron  los  valores  de  resistencia  a  la  fatiga  para  las  diferentes  situaciones  de  ensayo.  La 
disminución de la resistencia a la fatiga a causa de la condición superficial fue del 1,53%, debido al ambiente 
corrosivo  fue  del  14,9%  y  debido  a  la  alta  rugosidad  y  ambiente  corrosivo  fue  del  16,1%.  Los  resultados obtenidos se compararon con los encontrados para el acero SAE 1045, encontrándose que el jugo de  caña y la 
alta rugosidad afectan en mayor grado al acero SAE 4140 en aproximadamente dos veces más que al acero SAE 
1045. 
PALABRAS CLAVE: Acero SAE 4140, Eje de Molino, Jugo de Caña, Rugosidad Superficial, Resistencia a la 
Fatiga. 
ABSTRACT:  The  fatigue  behavior  of  SAE  4140  steel  in  different  treatments  is  reported  in  this  paper.  Four treatments were tested: polished surface, corrosive atmosphere (sugar cane juice), low quality roughness (typical 
equivalent  surface  of  the  shaft  cane mill) and  the  combined  condition  of  the  two  last  treatments.  Fatigue  tests 
were  performed  in  rotating  bending  conditions  and  the  values  of  fatigue  strength  for  the  different  treatments 
were  obtained.  The  decrease  in fatigue  strength  due  to  the  rough  surface  treatment  was  1.53%,  due  to  the 
corrosive  environment  was  14.9%  and  due  to  the  high roughness  and  corrosive  environment  was  16.1%.  The 
results were compared with those for SAE 1045 steel.  SAE 4140 steel is more affected than SAE 1045 steel in 
the combined presence of high surface roughness and cane juice environment. KEYWORDS: SAE 4140 Steel, Shaft Mill, Sugar Cane Juice, Superficial Roughness, Fatigue Strength.

Dyna, Año 77, Nro. 162, pp. 125­135. Medellín, Junio de 2010. ISSN 0012­7353 

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1. 

Ceballos et al 

INTRODUCCIÓN 

En  Colombia,  al  igual  que  en  muchos  países 
con  industria  azucarera,  está  generalizado  el 
uso de trenes de molinos para separar  el  jugo de la fibra contenido en la caña. La alta tasa de 
desgaste  de  los  ejes,  especialmente  los  de  la 
maza superior  del  molino, es  un  importante 
problema  y  ha  mostrado  una  marcada 
influencia  en  la  confiabilidad  de  los  ejes.  El 
elevado desgaste reduce la vida en servicio del 
eje  y  obliga  a  la  aplicación  de  procesos  de 
recuperación  por  soldadura  del  eje.  Las 
chumaceras  y  los  ejes  de  molino  presentan 
fallas concurrentes:  desgaste  y  rayado 
producido  por  el  ingreso  de  jugo  de  caña  con 
partículas  abrasivas,  especialmente  durante  la 
flotación  del  eje,  es  decir,  cuando  el  sistema 
oleoneumático permite el desplazamiento de la 
maza  superior  [1].  Los  ejes  de  maza  son 
elementos mecánicos fabricadas habitualmente ...