4.3 material para engrane

4.3 material para engraneBecerra Snchez DavidVelasco Gonzales ludwing BERNARDOVELAZQUEZ LARA FERNELLOPEZ AGUIRRE FRANCISCOCANDELARIA CHAVEZ CESAR AUGUSTO

Introduccin Los engranes se pueden fabricar con una diversidad de materiales, para obtener las propiedades adecuadas durante la aplicacin. Desde un punto de vista de diseo mecnico, la resistencia a las cargas y a la picadura son las propiedades ms importantes. Pero en general, el diseador debe tener en cuenta la facilidad de fabricacin del engrane, a la vista de los procesos de manufactura que impliquen, desde la preparacin del modelo, a travs de la conformacin de los dientes, hasta el ensamble final del engrane en una mquina. Existen otros aspectos, como el peso, la apariencia, la resistencia a la corrosin, el ruido y, por supuesto, el costo. En esta seccin se describirn varios metales que se usan en los engranes. En una seccin posterior se detallarn los plsticos.

Materiales de acero para engranesAceros endurecidos totalmente. Los engranes de los impulsores de mquinas herramientas, y de muchos tipos de reductores de velocidad, de servicio medio a pesado, se fabrican normalmente con aceros al medio carbn. Entre una gran variedad de aceros al carbn y aleados, estn:

No se recomienda usar endurecimiento total arriba de 400 hb, por el funcionamiento inconsistente de los engranes en servicio. En el caso tpico se usa cementacin. Donde se desea tener una dureza superficial mayor de 400hb. La medida de la dureza, para conocer el numero de esfuerzo de flexin admisible, se debe tomar en la raz del diente, porque all es donde existe el mximo esfuerzo flaxionante. Al seleccionar un material para loa engranes, el diseador debe especificar uno que se pueda endurecer hasta al grado deseado Las curvas de las figuras 9-10 y 9-11 son para dos grados del acero: grado 1 y grado 2. Se considera que el grado 1 es la norma bsica, y se emplear para resolver problemas en este libro. El grado 2 requiere mayor control de la microestructura, composicin de la aleacin, limpieza, tratamiento trmico anterior, pruebas no destructivas, valores de dureza del interior y otros factores. Consulte los detalles en la norma AGMA 2001.C95 (referencia 6).

Aceros templados

Dientes de engrane templados por flama y por induccin. Recuerde que esos procesos implican el calentamiento local de la superficie de los dientes de engranes, con llamas de gas o bobinas de induccin elctrica a altas temperaturas. Si se controla el tiempo y la energa suministrada, el fabricante puede controlar la profundidad de calentamiento y la profundidad de la cubierta resultante. Es esencial que el calentamiento ocurra alrededor de todo el diente, para producir la caja dura en la cara de los dientes y en las zonas del chafln y de la raz, con el fin de emplear los valores de esfuerzo de la tabla 9-3. Para esto, se podra necesitar un diseo especial de la forma de la llama o del calentador por induccin.Las especificaciones para los dientes de engranes de acero templado por llama o por induccin, indican que la dureza resultante sea HRC 50 a 54. Como esos procesos se basan en la capacidad de endurecimiento inherente de los aceros, se debe especificar un material que se pueda endurecer hasta esos valores. En el caso normal, se especifican aceros aleados al medio carbn (aproximadamente de 0.40% a 0.60% de carbono); en los apndices 3 y 4 se presentan algunos materiales adecuados.

cementacinLa cementacin (o carburizacin) produce durezas superficiales en el intervalo de 55 a 64 HRC. Produce algunas de las mximas resistencias comunes en los engranes. En la tabla se mencionan los aceros especiales para cementacin, y en la figura 9-12 se muestra la recomendacin de AGMA para el espesor de la cubierta de los dientes de engranes cementados. La profundidad efectiva de la cubierta se define como la que existe de la superficie, hasta el punto donde la dureza lleg a los 50 HRC.

Nitruracin.La nitruracin produce una cubierta muy dura, pero muy delgada. Se especifica para aplicaciones en donde las cargas son uniformes y bien conocidas. Se debe evitar la nitruracin cuando pueda haber sobrecargas o choques, porque la cubierta no es lo suficientemente resistente ni est bien soportada para resistir esas cargas. Debido a la cubierta delgada, se emplea la escala Rockwell 15N para especificar la dureza.Materiales para engrande de hierro y bronce. En los engranes se usan dos tipos de hierro: el hierro colado gris y el hierro dctil (tambin conocido como nodular). La tabla 9-4 muestra los grados ASTM comunes que se emplean, con sus nmeros correspondientes de esfuerzo flexionante admisible y esfuerzo de contacto. Recuerde que el hierro colado gris es frgil, por lo que se debe tener cuidado con los choques. El hierro dctil austemplado (AD1) se usa en algunas aplicaciones automotrices importantes. Sin embargo, todava no se han especificado nmeros de esfuerzo admisibles, ya estandarizados.