LLENADO DE LA HOJA DE REGISTROS

• Se debe llenar una hoja de registros por cada probeta, En la cual

se presentan los siguientes datos sobre la probeta ensayada:

¾ N° de registro: Número con el cual se referencia la probeta

ensayada, se utiliza para el archivo de los resultados.

¾ Material: denominación, tipo.

¾ Tratamiento: Descripción del tratamiento térmico aplicado a la

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO FUNCIONAL PARA EVALUAR EL DESGASTE POR Dureza de la muestra

¾ Características del ensayo: carga aplicada, velocidad.

¾ Tipo de probeta: medidas geométricas.

¾ Fotografía: de las fisuras nucleadas.

¾ Datos: cantidad de horas.

¾ Observaciones: Datos extras que no encajen en ninguno de los

campos citados, por ejemplo, características de la falla.

¾ Tipo de lubricante.

6.2.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS

A continuación se presentan los resultados obtenidos por cada ensayo realizado en las hojas de registro, incluyendo toda la información necesaria de cada prueba; también se puede observar las características de los diferentes materiales de las probetas que se utilizaron y fotografías de las mismas antes y después de cada ensayo. En donde se muestra la trayectoria de rodadura y las indentaciones realizadas antes de cada prueba.

Probeta antes del ensayo Probeta después del ensayo

Figura 6.8. Probetas antes y después de cada ensayo de FCR.

Tabla 6.1. Características de los aceros usados en las pruebas.

Acero AISI 4140 Acero AISI 1045

Acero al cromo- molibdeno para construcción de maquinaria.

Acero al .45% de carbono para construcción de maquinaria.

Temple en aceite, entre 830 a 860 °C.

Temple en aceite o agua a 845 - 900 °C.

Dureza Rockwell de 60 Dureza Rockwell de 58

Análisis Básico %

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO FUNCIONAL PARA EVALUAR EL DESGASTE POR

N° de registro: 4140_1 Ensayos de Fatiga de

Contacto por Rodadura Fecha: 06/06/03

Material: AISI 4140

Tratamiento térmico: TEMPLADO EN ACEITE

Características del ensayo: CARGA DE 169.80 N, VELOCIDAD 1540 R.P.M.,

Tipo de Probeta: SECCIÓN CIRCULAR DE 60 MM DE DIÁMETRO, ESPESOR 15 MM, ROSCA PASADA DE W 5/8”-18 EN EL CENTRO

Cantidad de horas: 12 HORAS 45 MINUTOS

Fotografía:

Principios de fractura. 25x Fractura. 25x

Observaciones: ACEITE LUBRICANTE SHELL TELLUS 100, 4 INDENTACIONES A 90° DE 100 N SOBRE EL CR.

N° de registro: 4140_2 Ensayos de Fatiga de

Contacto por Rodadura Fecha: 10/06/03

Material: AISI 4140

Tratamiento térmico: TEMPLADO EN ACEITE

Características del ensayo: CARGA DE 200 N, VELOCIDAD DE 1540 R.P.M.

Tipo de Probeta: SECCIÓN CIRCULAR DE 60 MM DE DIÁMETRO, ESPESOR 15 MM, ROSCA PASADA DE W 5/8” EN EL CENTRO

Cantidad de horas: 9 HORAS 20 MINUTOS

Fotografía:

Principios de fractura. 25x Fractura. 30x

Observaciones: ACEITE LUBRICANTE SHELL TELLUS 100, 4 INDENTACIONES A 90° DE 100 N SOBRE EL CR.

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO FUNCIONAL PARA EVALUAR EL DESGASTE POR

N° de registro: 1045_1 Ensayos de Fatiga de

Contacto por Rodadura Fecha: 12/06/03

Material: AISI 1045

Tratamiento térmico: TEMPLADO EN ACEITE

Características del ensayo: CARGA DE 169.80 N, VELOCIDAD 1540 R.P.M.,

Tipo de Probeta: SECCIÓN CIRCULAR DE 60 MM DE DIÁMETRO, ESPESOR 15 MM, ROSCA PASADA DE W 5/8”-18 EN EL CENTRO

Cantidad de horas: 10 HORAS 16 MINUTOS

Fotografía:

Principios de fractura. 25x Fractura. 30x

Observaciones: ACEITE LUBRICANTE SHELL TELLUS 100, 4 INDENTACIONES A 90° DE 100 N SOBRE EL CR.

N° de registro: 1045_2 Ensayos de Fatiga de

Contacto por Rodadura Fecha: 15/06/03

Material: AISI 1045

Tratamiento térmico: TEMPLADO EN ACEITE

Características del ensayo: CARGA DE 200 N, VELOCIDAD DE 1540 R.P.M.

Tipo de Probeta: SECCIÓN CIRCULAR DE 60 MM DE DIÁMETRO, ESPESOR 15 MM, ROSCA PASADA DE W 5/8” EN EL CENTRO

Cantidad de horas: 8 HORAS 24 MINUTOS

Fotografía:

Principios de fractura. 25x Fractura. 25x

Observaciones: ACEITE LUBRICANTE SHELL TELLUS 100, 4 INDENTACIONES A 90° DE 100 N SOBRE EL CR.

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO FUNCIONAL PARA EVALUAR EL DESGASTE POR

• Resumen

Tabla 6.2. Resultados de las pruebas.

Acero AISI 4140

Carga Vida- Ciclos de carga x 106 _{Comparación %}

169.80 N 12 hr 45 min x 903, 708 ciclos/hr = 11.251 18 % mas resistente que AISI 1045

200 N 9 hr 20 min x 903, 708 ciclos/hr = 8.314 10% mas resistente que AISI 1045

Acero AISI 1045

Carga Vida- Ciclos de carga x 106 _{Comparación %}

169.80 N 10 hr 16 min x 903, 708 ciclos/hr = 9.181 18 % menos resistente que AISI 4140

200 N 8 hr 24 min x 903, 708 ciclos/hr = 7.446 10% menos resistente que AISI 4140

• Análisis de los resultados experimentales

El efecto de los esfuerzos cíclicos es producir grietas microscópicas en los centros de las concentraciones de esfuerzos dentro del material o en la superficie del mismo, lo cual, en forma consecuente, conduce al crecimiento y la diseminación de grietas, lo que produce la fractura. La fatiga entraña procesos de flujo microscópicos, y la extensión de grietas macroscópicas. En los metales, las grietas por fatiga se originan en los granos de la superficie que aparecen a partir de “bandas de deslizamiento. Estas bandas de deslizamiento, sometidas a esfuerzos

contrarios, producen ranuras y plegamientos, lo cual depende de la dirección del deslizamiento, y estos constituyen la base por la cual se inician las grietas. El proceso de la fatiga se puede considerar como el desarrollo progresivo de una grieta, a partir de fases submicroscópicas de deslizamiento cíclico e iniciación de la grieta, pasando por la fase de diseminación de las grietas macroscópicas, hasta llegar a la fractura quebradiza. Un factor importante consiste en las concentraciones de esfuerzo en la forma de indentaciones, ya que cuando se ha iniciado la grieta por fatiga, suele ser muy tarde para evitar la falla [33].

Para el acero AISI 4140 y 1045, se determinó que con una carga de 200 Newtons, la fractura o el daño superficial se presenta en menos tiempo con respecto a la otra probeta a la cual se le aplicó una carga de 169.80 Newtons. Esto se debió a que cuando existen mayores cargas, los esfuerzos generados son más intensos en los puntos respectivos, debilitándolos mecánicamente, lo que facilita la ruptura de la estructura cristalina del material.

Comparando las pruebas entre probetas de acero construidas con acero AISI 4140 y acero AISI 1045 se observa que la presencia de molibdeno y cromo le provee una mayor dureza y compactibilidad al acero AISI 4140; como resultado se logra una mayor resistencia a los esfuerzos generados por las cargas aplicadas, y por lo tanto, un periodo de vida mas prolongado en comparación con el acero AISI 1045.

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO FUNCIONAL PARA EVALUAR EL DESGASTE POR Se fabricó un prototipo de fácil operación, de bajo costo, tanto de fabricación como de mantenimiento u operación, el cual no requiere capacitación especial para la preparación del ensayo.

La máquina de ensayos desarrollada para evaluar la resistencia a la fatiga de contacto por rodadura se comporta en forma consistente y confiable.

El uso de componentes estándar y de bajo costo de reposición como son los rodamientos, sumado a la sencillez y bajo costo de fabricación de las probetas, no se puede comparar con el precio de los equipos similares, en consecuencia el costo por ensayo, es de aproximadamente $305.

Se puede realizar con este equipo, investigación en el área de regímenes de lubricación, principalmente al régimen de lubricación elastohidrodinámica, así como conocer las propiedades mecánicas y resistencia a la fatiga por FCR de los diferentes aceros que se emplean en la construcción de máquinas y herramientas.

Si bien, el trabajo continuo sobre el equipo de ensayo, permite conocer con mayor detalle todos los aspectos relativos al mismo, los resultados obtenidos hasta el presente son confiables.

DESARROLLO DE UN PROTOTIPO FUNCIONAL PARA EVALUAR EL DESGASTE POR

• Que se realicen las modificaciones pertinentes para que este

prototipo sea patentado en México a la brevedad posible.

• Debe desarrollarse un sistema de monitoreo de vibración más

cercano a donde ocurre la falla, entre la probeta y el rodamiento, para tener una mayor precisión del momento de fractura.

• Dar a conocer las bondades de este prototipo funcional de FCR

en congresos, seminarios, instituciones de educación públicas y privadas del país, así como en el sector productivo.

• El tribómetro de FCR debe ser utilizado por alumnos de

licenciatura y posgrado de Ingeniería Mecánica, así como ingenieros de la planta industrial; para evaluar adecuadamente los fenómenos observados en fatiga de contacto por rodadura en los aceros empleados en la industria.