Universidad nacional san Antonio abab del cuscoFacultad de
ingeniera qumica e ingeniera metalrgica
Carrera profesional de ingeniera metalurgiaTEMA:ANLISIS DE FALLA
DEL EJE DE LOS BOGES DE AUTO VAGONES
Curso: METALURGIA FISICA IIDocente: Ing. Farfn Ypez Jos
JulioPertenece: Condori Snchez, EstherCdigo: 114014Semestre:
2014-II
Objetivos: Analizar las causas que produjeron la falla de un eje
de bogie de auto vagn.Fundamento Terico:Usualmente las fallas en
las piezas de mquinas y estructuras ocurren por una serie de
combinaciones de factores tales como:LOS BOGIES:Son bastidores de
acero colocado, donde est armado todo un conjunto de ruedas y
accesorios que sirven para la traccin y el desplazamiento del auto
de vagn.Los bogies motores y remolques tienen una longitud entre
los ejes de 2 metro. La suspensin primaria se efecta mediante
resorte helicoidales situados encima de las cajas de grasa de los
ejes montados. La suspensin secundaria esta sustituida tambin por
resortes helicoidales sobre los que se apoya la caja de grasa de
los ejes.EJE: es una pieza q pasa por el centro de uh cuerpo
giratorio y sirve de sostn en el movimiento, es una barra
horizontal dispuesta perpendicularmente a la lnea de traccin de un
carruaje y que entra por sus extremos a la rueda. Eje mvil: Es un
conjunto d empiezas armados en el truque mvil.Eje tractivo: Es un
conjunto de piezas armadas en el trueque tractivo a diferencia del
eje mvil lleva como aditamentos, en la parte central una rueda
dentada ms aro dentado.REVISIONES: Revisin mensual (cada 20000 km)
Ejes montados, examinar visualmente las bandas de rodadura
controlando su estado en o referente a planos Cajas de gasa,
revisar aprietes d tornillo. Suspensiones primario y secundario,
comprobar q no hay piezas deterioradas ni perdida de aceite.
Sistema de arrastre, comprobar visualmente que no existe ningn
anomala mirar el cilindro.LOS BOGIES MOTORES.: Son medios de
traccin q estn equipadas con dos mecanismos de accionamiento
dotados de un juego de pin corona q giran en el bao del aceite.
BOGIES REMOLQUE: Sirven p el desplazamiento de auto vagn q ejerce
el movimiento de desplazamiento, tiene sus cajas de grasa q toma de
movimiento para el transmisor d velocidadPROCEDIMIENTO DE ANALISIS:
Tiempo de funcionamiento de la pieza: los ejes desde su operacin y
puesta en servicio entraron en funcionamiento a partir de 30 de
mayo
Esfuerzos aplicados a la pieza en el momento en que se produjo
la falla: En el funcionamiento los ejes motrices tienen traccin de
fuerza que recibe del motor diesel 310 HP aplicado en su potencia
mxima que es transmitido por un convertidor de velocidades segn el
relieve del terreno se adecuan en forma automtica. El momento que
se tuvo el falla miento fue cuando el auto vagn realiza el esfuerzo
Los desniveles dela lnea frrea en el momento q transita el auto
vagn por el estado de deterioro de la riel. La rodadura de la banda
circular d la rueda por motivo de frenado brusco. Pieza sometida a
una sobrecarga: la mala sincronizacin de esfuerzo funcionamiento de
auto vagones acoplados a 12 a6, y debido al tipo de servicio q
presenta el autovagon en transporte de pasajeros. Instalacin de la
pieza.: La instalacin de bogie con los componentes rodantes se
realiza cuidando el perfecto encaje de los componentes de acuerdo a
la fabricacin y diseo de piezas. Comportamiento dl eje en el
servicio: de acuerdo ala prestacin del autovagon no se tiene
servicios excesivos. Cambios en el ambiente: durante el recorrido
de da se experimenta. Mantenimiento permanente del eje: segn
programa recomendado por los fabricantes q procede el autovagon
establecen un cronograma de mantenimiento e inspeccin.
CARACTERISTICAS MECANICAS DEL EJE:El acero de los ejes
corresponde a aceros de baja aleacin al Cr-Ni, son lo
suficientemente dctil para moldearse con facilidad.FALLAS
Cuando la pieza queda completamente inservible. Cuando a pesar
de que funciona no cumple sufuncinsatisfactoriamente. Cuando su
funcionamiento es poco confiable debido a las fallas y presenta
riesgosCAUSAS:
Maldiseo, malaseleccindel material. Imperfecciones del material,
del proceso y/o de su fabricacin. Errores en elservicioy en el
montaje. Errores en elcontrol de Calidad,mantenimientoy reparacin.
Factores ambientales, sobrecargas.
Generalmente una falla es el resultado de uno o ms de los
anteriores factores.
DEFICIENCIA EN EL DISEO.
1. Errores al no considerar adecuadamente los efectos de las
entallas.2. Insuficientes criterios de diseo por no tener
lainformacinsuficiente sobre los tipos y magnitudes de las cargas
especialmente en piezas complejas (No se conocen los esfuerzos a
los que estan sometidos los elementos)3. Cambios al diseo sin tener
en cuenta los factores elevadores de los esfuerzos.
DEFICIENCIAS EN LA SELECCIN DEL MATERIAL:
1.Datospoco exactos del material (ensayode tensin,
dureza).2.Empleode criterios errneos en la seleccin del material.3.
Darle mayor importancia alcostodel material que a sucalidad.
IMPERFECCIONES EN EL MATERIAL:
1. Segregaciones, porosidades, incrustaciones, grietas
(generadas en el proceso del material) que pueden conducir a la
falla del material
DEFICIENCIAS EN EL PROCESO:
1.Marcasde maquinado pueden originar grietas que conducen a la
falla.2. Esfuerzos residuales causados en el proceso de deformacin
en frio o en el tratamiento trmico que no se hacen bajo
lasnormasestablecidas (Temperatura,Tiempo, Medio de
enfriamiento,Velocidad).3. Recubrimientos inadecuados.4. Soldaduras
y/o reparaciones inadecuadas.Materiales :
Eje de lo bogies de auto vagn Microscopio metalogrfico Equipo
fotogrfico Esquemas
Cuestionario:1. INTRODUCCION:Los vagones en primer lugar los
vagones, se pueden ver vagones abiertos o cerrados como los vagones
de cualquier otro ferrocarril. Los vagones estn dedicados a
servicios propios.Todos los vagones de Metro disponan de aparatos
de traccin (enganches Tomlison) y choque (falsos topes) que les
permitan ser remolcados por los trenes clsicos; ejes, cajas de
grasa y ruedas eran del tipo utilizado en los coches remolques, por
lo tanto se da a conocer sobre las fallas de bogis en los
ferrocarriles.Las mquinas fallan por diversas razones; no todas las
fallas son iguales. El trmino falla de mquina o descompostura
usualmente implica que la mquina ha dejado de hacer la funcin de
diseo o lo que se espera de ella. Esto es lo que se llama prdida de
funcin de la mquina o componente. Por ejemplo, si se instala una
bomba para que bombee 400 litros de aceite por minuto, pero con el
paso del tiempo va disminuyendo su funcin, a tal punto que ahora
slo puede bombear 300 litros por minuto; esto es la prdida de la
funcin del activo.Esta prdida de funcin se divide en tres categoras
principales: obsolescencia, accidentes y degradacin de la
superficie. De las tres, la degradacin de la superficie de los
componentes internos es la causante de la prdida de la funcin de
las mquinas en la gran mayora de los casos. Esta degradacin de la
superficie se debe principalmente al desgaste corrosivo y al
desgaste mecnico.La corrosin de los componentes de la maquinaria es
bastante comn, especialmente para aquellos que tienen problemas de
contaminacin con agua. El agua no slo provoca herrumbre en las
superficies de hierro, tambin puede acelerar la oxidacin del
aceite, generando un ambiente cido dentro del componente.
2. CONTESTAR LAS PREGUNTAS DEL PROCEDIMIENTO:Tiempo Transcurrido
Desde La Puesta En FuncionamientoDesde la puesta en funcionamiento
paso un tiempo de 3851 das, un promedio de diez aos a 11 aos
Naturaleza De Los Esfuerzos Transcurridos En El Momento De La
FallaTiene la naturaleza de concentracin de esfuerzos localizados
severos inherentes en el diseo.Estuvo La Pieza Sometida A Una
SobrecargaNo, el factor de sobrecarga no afecta a la capacidad de
cargaSe Instal Adecuadamente La Pieza Si, la instalacin de los
bugies como los componentes se realiz de manera correcta con un
perfecto encaje de los componentes acuerdo a la fabricacin y diseo
de piezas, el mantenimiento es constante y ptimo.Estuvo Sometido A
Servicio ExcesivoDe acuerdo con la informacin y antecedentes la
prestacin de servicio del auto vagn no tuvo servicios excesivos, el
servicio normal diario es de 9 horas estndares y un recorrido de
230 Km que por ningn motivo excede el tiempo de servicio.1. Anlisis
de fractura:1.1 Observaciones iniciales:
Tipo de falla Fatiga-flexin
Empez la falla en un punto o en variosVarios puntos
Empez la fisura recientemente o haba crecido por aosCrecido por
aos de servicio
Empez la falla en la superficie o por debajo de ellaEn la
superficie
Interpretacin de las marcas de deformacinZona de arranque
endidura
Apariencia de la fracturaLneas de playa zonas de arranque
1.2 Datos informativos:PROCESO DE EVOLUCION DE LA FALLAFotografa
del eje fracturado :
Dibujo o diseo del eje:
Mantenimiento Siempre es constante
1.3 Estudio de laboratorio :
Tipo de aceroAISI 3122 acero Ni-Cr
Composicin qumica de la pieza
Segn el anlisis efectuado en el microscopio de barrido de la
UNSAA arroja el siguiente dato:Tiene la estructura de una aleacin
de C=0.22%Si=0.47%Cr=1.27%Fe=97.60%Ni =0.44% y esta formado por
ferrita y perlita
Resistencia a la traccinLimite de fluencia% de
alargamiento800-1100N/mm2550 N/mm210%
microestructura
Examen de la fractura con microscopio tipo de fallaLos carburos
tiene fuerte presencia dando propiedades de dureza y fragilidad y
disminucin de la ductilidad, debido a que se puede observar mayor
cantidad de ferrita.
3. HACER UNA SNTESIS INDICANDO LAS CAUSA QUE CONDUJO A LA FALLA
DEL EJE :
Los cambios de esfuerzo y desgaste del eje. elementos en el
slido con cambios bruscos de seccin en el eje a la alta velocidad
del tren. Los componentes de la va frrea (rieles) pueden haber
tenido algn desnivel y esto provoco fisuras iniciales en el eje.
Defecto de alineacin de la riel lo cual origino una sobre carga en
la parte del eje donde se inicia la fractura. 4. SUGERENCIAS QUE
EVITEN FALLAS O FRACTURAS:
Disminucin de fallas repetitivas en los ejes. Aumento en la
disponibilidad de equipos y mantenimiento adecuado.. Reduccin de
trabajos en los ejes. Reduccin en la frecuencia de fallas. Mejora
del mantenimiento preventivo de las rieles.
5. CONCLUSIONES: Al realizar el estudio de la falla se lleg a la
conclusin que la fractura del eje fue por el desnivel de rieles y
la constante actividad que tuvo durante los 10 aos de servicio. En
todo el estudio se pudo constatar como el eje es capaz de soportar
sobre cargas de concentraciones las cuales fue un factor adicional
para su fractura y las constantes cambios en las rieles.
Posteriormente se ha demostrado con cada uno de los estudios, que
la profundidad que va alcanzando la grieta en cada una de sus
etapas, es determinante para el estudio a fatiga del eje completo.
En cambio su rea de entrada en la superficie del eje, es bastante
menos influyente. Finalmente se lleg a la conclusin de que las
fallas dependen del todo de la composicin qumica del material.
Bibliografa Apuntes de diseo de mquinas Universidad Carlos III.
http://ocw.uc3m.es/ingenieria-mecanica/tecnologia-de-maquinas/material-declase-1/fatiga_transparencias.pdf
Apuntes sobre el manejo de ProEngineer.
http://www.imakenews.com/ptcexpress/e_article001335524.cfm?x=bf70tQM,b3jsqcsB
http://dl.dropbox.com/u/16459675/Mechania_370_Lab_Files.zip
www.ptc.com Artculo "Fatiga", Luis A. de Vedia y Hernn Svoboda,
Ensayos Industriales 2002, Facultad de Ingeniera Universidad de
Buenos Aires. - "Modos de Falla comunes en ejes" Edgar Espejo Mora
y Juan Carlos Martnez,