informe desgaste


ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Facultad de Ingeniería Mecánica
Desgaste y Falla
Nombre:
Tema: Análisis de fractura de un perno de anclaje tipo coche
1. Antecedentes

El piñón pertenece a una caja transfer de un Jeep Suzuki Hormiga Lj80 de 1200 cc con 5 velocidades, el cual era usado como vehículo de transporte en obras de construcción civil en las cuales los caminos de ingreso eran dedifícil acceso y se necesitaba de la acción de un vehículo 4x4 además del uso de este mecanismo, la caja transfer, en muchos casos. En vehículo se encontraba operando en estas condiciones por aproximadamente 4 años, aunque no todo el tiempo.
Fig.

Fig.1 Caja transfer tomada de http://www.japanautoteile.de/parts/recambios/Verteilergetriebe-4WD-p-102769.html

2. Descripción de la superficiefracturada

El perno a analizar posee un ángulo de hélice de 8º , posee en paso den 3.5mm , tiene un diámetro primitivo de rosca de 15.15mm y un diámetro exterior de rosca de 18.9mm con una altura desde la base del roscado hasta el exterior de la rosca de 3.75mm.


Fig. 2 Perno Completo (φ1>φ2 reducción del diámetro)

Como se ve en la figura 2 claramente muestra que la zona de fractura seubica a los 64 mm medidos desde la cabeza del perno, o a los 61 mm medidos desde el extremo inferior del perno el plano sobre el cual se produjo la fractura del perno se ubica de manera que está girado un ángulo de 9.82º respecto a la perpendicular a la longitud principal del perno (largo). De manera que la distancia desde el extremo inferior del perno varía de 61mm a 63,2 mm con una inclinaciónde 9,82º.







Fig. 3 Orientación del plano de fractura
Además se puede notar claramente que debido a la tracción que sufrió el material la sección media del perno se redujo notoriamente, además de la aparición de zonas aledañas donde la fractura también se estaba iniciando las cuales se ubican en los valles del roscado más aledaños a la superficie anteriormente indicada, estas zonasson en total 4 hacia el extremo inferior del perno y 3 dirigiéndose hacia la cabeza del perno.

Fig. 4 Zonas aledañas donde también se inició la fractura

3. Descripción de las marcas en la superficie fracturada
Estos pernos tipo coche están sometidos principalmente a cargas de tracción y de torsión así que claramente se pueden notar ambos efectos en comparación con las áreas tanto inicialcomo final donde se ve un tipo de fractura acorde a los gráficos de fractura de acuerdo al tipo de esfuerzo y al concentrador de esfuerzos, para lo cual tendríamos un concentrador agudo bajo solicitación de tensión. El área de fractura inicial es mucho mayor que el área de fractura final, se pueden identificar muy claramente los puntos de inicio debido a que las marcas de río se inician en estos yse van propagando a través de la superficie de fractura hasta llegar a la zona de desprendimiento final.
Fig. 5 Marcas en la superficie fracturada; a) Puntos de inicio (Rojo), b) Dirección de propagación (Amarillo), c) Marcas de río (Café), d) Zona de fractura final (Verde)

Como se puede ver en la figura 5 la fractura se origina en el borde del perno donde la sección o el diámetro es menor,en es lugar se tienen los puntos de inicio que es de donde parten las marcas de río y terminan en el área de fractura final, a medida que se da este proceso el plano de fractura se va inclinando de tal forma que está inclinado respecto a la normal a la longitud principal del perno, de esta manera en el área de rotura final encontramos una cantidad de material desgarrado que sobresale a manera depunta.


Fig 6. Avance de la Fractura



Fig. 7 Puntos de inicio y avance

En la figura 7 se puede ver claramente los puntos de inicio y su propagación , se puede notar un relieve y un hundimiento del material donde se origina la fractura y su propagación a manera de marcas de río, el agrietamiento se da en la base del roscado y se puede ver claramente que la fractura se inicia por la...