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8/16/2019 Traduccion - Justificado

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15 Motion & Control No. 7 (December 1999)

Características de la Fractura de Anillo

Interno bajo contacto de rotación.Kiyoshi Hirakawa, Norifumi Ikeda, Shigeru Okita and Akihiro Kiuchi

Investigación Tecnológica Básica y Centro de Desarrollo

Resumen

La fractura del anillo interno algunas veces se produce cuando un rodamiento es montado con relativamente alta tensióncircunferencial. NSK ha desarrollado un método de prueba de vida para fracturas de anillo interno con el fin de estudiar ydesarrollar materiales apropiados así como también eficaces procesos de tratamiento térmico. Este método permite la precisasimulación de una actual fractura de anillo interno, provocando una minuciosa - grieta de fatiga de media elíptica en un "puntode origen", seleccionado en la pista de rotación del anillo interno. Usando este método, los resultados en la prueba de vida parafracturas de anillos internos causadas por el estrés de circunferencia mostraron que la vida en fracturas de anillo interno y latensión circunferencial se correlacionan relativamente bien.Seguidamente el efecto de material y el tratamiento térmico en lavida de fracturas de anillo interno fue estudiadoSe confirmó que la tensión residual de compresión es eficaz en la prolongaciónde la vida de la fractura de anillo interno. En particular, fue demostrado que una grieta por fatiga en M50NiL a 280 MPa tensióncircunferencial se propaga insignificantemente.Aplicando los resultados obtenidos a través de este método de prueba NSKdesarrolló un acero especial y tratamiento térmico ("TL"especificación) que da como resultado una estabilidad dimensional

excelente y superior vida para fracturas de anillo interno y vida de rodamiento por fatiga, incluso bajo condiciones de altatemperatura y lubricación contaminada.

Las pruebas de dureza extensible, de impacto y de fracturano son eficaces para evaluar la resistencia de la fractura delanillo interno.En cuanto a este problema, Aberbach y coinvestigadoresutilizaron probetas compactas de tensión para analizar lainfluencia de las tensiones residuales en la tasa de

propagación de grietas, así como también considerar latensión residual de compresión1)Clark realizó pruebas detensión circunferencial después de usar maquinaria dedescarga eléctrica para introducir defectos semicirculares

(0,36 x 0,71 mm) en la superficie de las pista del anillointerno de un rodamientos de rodillos cilíndricos hechos deacero M50 y M50NiL.2 . En situaciones de tensióncircunferencial de 30 ~ 38 ksi(206 ~ 261 MPa), el anillointerno del rodamiento hecho de acero M50 se fracturocomo consecuencia del defecto, mientras que en el caso delanillo interno de los rodamientos hechos con aceroM50NiL esto no sucedió. Adicionalmente, Pearson, basadoen ambos experimentos y en el análisis de la literatura,discutió los límites de la tensión de la propagación degrietas en AISI52100 y acero M50NiL bajo una tensióncircunferencial en el rango de 170 ~ 400 MPa.

Punto de Origen

a. Superficie de Fractura

100 !m

b. Area Magnificada del Origen de la Fractura

5 mm

E s t a e s u n a t r a

d u c c i ó n a l E s p a ñ o l fi e l , e x a c t a y c o m p l e t a d e l d o c u

m e n t o o r i g i n a l e n I n g l é s q u e h a s i d o s u m i n i s t r a d o . T r a d u c i d o p o r ! " # $ %

& T r a n s l a t i o n S e r v i c e s

a l e a n g e l @ m e . c o m

1. IntroducciónEl anillo interior de un rodamiento montado con tensióncircunferencial relativamente alto algunas veces fractura endirección axial después de cierto período de uso.Particularmente en la industria aeroespacial, la demanda pormayor resistencia a la fractura del anillo interior es altadebido a que los rodamientos en los motores del jet de hoyestán sometidos cada vez a mayores fuerzas centrífugas.El Agrietamiento por fatiga y, últimamente en algunos casosla fractura ,se cree son resultado de esfuerzos repetidos de

tensión rodante siendo aplicada en la pista de rotación de unanillo interno que se encuentra bajo tensión extensiblecausada por la tensión circunferencial y la tensión centrífuga.El Agrietamiento por fatiga se cree se origina en la superficieo subsuperficie de concentraciones de estrés causadas porinclusiones no metálicas, escamas u óxido. Fig. 1 muestra unejemplo de la fractura del anillo interno de un rodamiento derodillos esféricos con un agujero cónico utilizado en unamáquina de fabricación de papel.Con el fin de desarrollarmateriales y métodos eficaces de tratamiento térmico quemejoren la resistencia a la fractura del anillo interno, esnecesario disponer de una tecnología de evaluación adecuada.

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2. Procedimiento para pruebas de Vida en fracturas deAnillo InternoLa fractura del anillo interno y la descamación de los

rodamientos se originan en las concentraciones de tensióncausadas por abolladuras, óxido, o inclusiones nometálicas.Cuando la tensión circunferencial del anillointerno es baja y la concentración de tensiones se encuentraen la zona de la subsuperficie de una inclusión no metálica,una grieta por fatiga se iniciará a partir de la inclusión nometálica, propagándose alrededor de la circunferencia delrodamiento casi paralela a la superficie de la pista derotación y la descamación se producirá.4) Si la tensióncircunferencial es alta, la grieta por fatiga se propagara

perpendicularmente hacia la superficie de rotación (esdecir, hacia el eje), se expandirá axialmente y,eventualmente, conducira a la fractura del anillo interno.

Es necesario poder generar puntos de origen de grietasartif iciales de un tamaño y forma uniforme con el fin deevaluar la efectividad de los materiales y tratamientostérmicos contra la fractura de anillo interno.

Sin embargo, él no discutió la relación entre la vida parafracturas de anillo interno y la tensión circunferencial.Según lo resumido anteriormente, no se encontraron ningún

tipo de datos en la literatura para conectar la tensióncircunferencial o la tensión residual y la vida de la fracturadel anillo interno.Teniendo en cuenta la necesidad de talesdatos e igualmente entendiendo la necesidad de crear unmétodo que produzca la fractura del anillo interno sin generardescamación, NSK desarrolló una prueba de vida parafractura de anillo interno que puede reproducir y confirmar lamorfología de las fracturas de anillo interno que ocurren enlas aplicaciones reales.Usando este método, se realizaron

pruebas para determinar la relación entre la tensióncircunferencial, la tensión residual y la vida de fracturas deanillo interno en rodamientos de rodillos. En este informe,

presentamos nuestro método para la prueba de vida en

fracturas de anillo interno, discutimos los resultados de la prueba en varios tipos de acero (incluyendo nuestro NSK TL-especificación del acero), y analizamos cómo la tensióncircunferencial y las tensiones residuales afectan la vida enfracturas de anillo interno.

Electrodo

a. Esquema de la muesca producida por mecanizadomediante descarga eléctrica

Muesca Carga de Flexión

b.Propagación de grietas debido a fatiga por flexión

Grieta por fatiga

Muesca

c. Muesca y grieta por fatiga debido a fatiga porflexión

Grieta por fatiga (Pre-grieta)

d. Remoción de Muesca

e. Forma de pre-grieta

0 . 8 ~ 1 . 2 m m

3~4mm



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Debido a que defectos generados únicamente mediante procesos de descarga eléctrica pueden provocar unadescamación originada desde el borde del defecto, NSK hadesarrollado un método para introducir "pre-grietas" defatiga y de esta forma evitar la descamación.Las pre-grietasde fatiga tienen forma de media elipse y se posicionan

perpendicularmente con la superficie de la pista de

rotación en el centro de la pista de rotación del anillointerno de rodamientos de rodillos cilíndricos (NU216).Se cree que el agrietamiento por fatiga se originan en lasuperficie o del subsuperficie de concentraciones de tensióncausada por las inclusiones no metálicas, escamas u óxido.Hay tres pasos en el proceso de fabricación de una pre-grieta de fatiga. En primer lugar, una muesca en forma demedia elipse se hace sobre la superficie de la pista derotación mediante un proceso de descarga eléctrica (Fig. 2 -a).Luego, mediante la aplicación de la fatiga por flexión, elagrietamiento se propaga desde la muesca (Fig. 2-b y c).Finalmente, la muesca se elimina mecánicamente dejandosólo la pre-grieta por fatiga (Figs. 2-D y E). Las pre-grietasen estas pruebas tenía una longitud de 3 a 4 mm y una

profundidad de 0,8 y 1,2 mm. El ancho de las pre- grietasera tan pequeño que sólo pudo ser apreciado mediante ladetección de partículas magnéticas.En términos generales,la tensión por contacto de rotación provoca que elagrietamiento por fatiga se propague a partir de la pre-grieta . En algunos casos esto en última instancia conduce ala fractura.En nuestras pruebas de fractura de anillo interno, un anillocon una pre-grieta de fatiga es montado en el eje cónico deldispositivo de ensayo (Fig. 3)Tanto la carga como la tensión circunferencial sonaplicadas durante la prueba de rotación.

Las pruebas discutidas aquí se llevaron a cabo con cargas deapoyo de19 600 N (P / C = 0,19) y 29 400 N (P / C = 0,28) auna velocidad de rotación de 1 800 rpm.La vida de fractura (N) en estas pruebas se define como elnúmero de revoluciones hasta que el anillo interno esfracturado o la vibración se vuelve excesivamente alta a partirde la propagación de la pre-grieta hacia una grieta por fatiga

en todo el ancho de la superficie de la pista de rotación.La tensión circunferencial se calcula a partir de la cantidad deexpansión del diámetro que presenta el anillo interno que esmontado en el eje cónico. La tensión circunferencial tambiénes medida utilizando un medidor de tensión. Los valorescalculados se correlacionan satisfactoriamente con losmedidos.

3. Resultados de las pruebas de vida de la

fractura del anillo internoLa tensión circunferencial fue la variable principal de estas

pruebas, ya que en la mayoría de las aplicaciones es el factorinfluyente más importante en la vida de la fractura del anillointerno. La Tabla 1 muestra la dureza, el tratamiento térmico,

y el material de los anillos internos utilizados en estas pruebas. Fig. 4 presenta los resultados de las pruebas de vidade fractura anillo interno.

3.1 Resultados de las pruebas de vida para fractura deanillo interno en rodamiento de acero AISI52100

Fig. 5-a muestra la pre-grieta en un anillo interno de unrodamiento hecho de acero estándar 52.100 antes de la

prueba. Fig. 5-b muestra el anillo interno después de lafractura y la figura. 5-c muestra la superficie de fractura.Hay tres áreas marcadas en la figura. 5-c:A es el área de la pre-grieta, B es el área progresivamente

fracturada debido a la fatiga por contacto de rotación, yC es el lugar donde progresó la fractura rápidamente.Debido a que la fractura del anillo interno ocurre a menudoen aplicaciones con altas temperaturas y tensióncircunferencial, fueron puestos a prueba, anillos internos52100 templados a alta temperatura y anillos internos 52100tratados con bainita además de los sometidos a tratamientotérmico estándar.Los resultados se incluyen en la figura. 4. Como muestra elgrafico, los anillos interiores 52.100 tratados con bainitaexhiben vida de fractura mucho más larga que los anillosinternos sometido a tratamiento térmico o los templados aalta temperatura.

Rodamiento de prueba

Pre-grieta

No. Clasificación MaterialComposición química

Tratamiento térmico DurezaC Cr MES V Ni

1 Rodamiento de Acero, tratamientotérmico estándar

AISI52100 1.0 1.5 - - - 840 ° C, temple en aceite, 180 º Ctemplado

HRC 62.5

2 Rodamiento de Acero templado altatemperatura

AISI52100 1.0 1.5 - - -840 ° C, temple en aceite, templado dealta temperatura HRC 60

3 Rodamiento de Acero tratado conBainita

AISI52100 1.0 1.5 - - - 850 ° C, 240 ° C de enfriamiento de sal(4 horas)

HRC 59

4 Acero de alta velocidadpara los Rodamientosde alta temperatura

M50 0.8 4.0 4.2 1.0 - 1100 ° C, temple en aceite, 550 ° C detemplado

HRC 62

5 Acero carburizado de altavelocidad para losRodamientos de alta

temperatura

Nada M50 0.13 4.1 4.2 1.2 3.4Carburización, 1100 ° C, temple enaceite, 550 ° C templado

Superficie de lapista rotacionalHRC 62

Core HRC 386 Acero carburizado

templado de altatemperatura

SAE5120 0.2 1.0 - - - Carburización, templado de altatemperatura

HRC 59.5

7 Acero de la especificacióndel TL

Acero desarrolladorecientemente,

Acero cementadoPatente pendiente

Carbo-nitruración, templado de altatemperatura HRC 61

Fig. 3 Sección transversal de banco de pruebas para fractura de anillo interno.

Tabla 1 materiales, tratamiento térmico y dureza



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100

150

200

250

300

350

400

450

500

105

Rodamiento de acero, Trat. Térmico Estándar con pre-grieta

Rodamiento de acero, Trat. Térmico Estándar sin pre-grieta

Rodamiento de acero, Templado Alta Temperatura con pre-grieta

Rodamiento de acero, Tratado con Bainita con pre-grietaRodamiento de acero, Tratado con Bainita sin pre-grietaM50 con pre- grieta

M50Nil con pre- grieta

Especificacion TL con pre-grietaEspecificacion TL sin pre-grieta

Acero carburizado con pre-grieta

Marcas con una flecha apuntando a la derecha indican que no se

observó agrietamiento por fatiga.

a. Pre-Grieta (imagen de la detección de partículasmagnéticas)

1mm

5mm

b. Anillo interior después de la fractura

c. Fractura de la superficie (A-Pre-Grieta, B- Grietas por Fatiga, C-Sección de fractura rápida

AB

C 5mm

Fig. 5 Pre-Grieta y fractura de anillo interno 52100 (tratamiento térmico estándar, tensión circunferencial !t = 210 MPa, N = 6 " 106rev.)

106 107 108 109

&

"

T r a n s l a t i o n S e r v i c e s




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Este resultado es atribuido a la mayor tensión decompresión en la superficie de los anillos internos tratadoscon bainita . En general, los resultados indican una buenacorrelación entre la tensión circunferencial (!t) y la vida dela fractura del anillo interno (N) así como tambiénmuestran que la vida de fractura del anillo internodisminuye con el aumento de carga.

3.2 Resultados de las pruebas de vida para fractura deanillo interno M50M50 es un rodamiento de acero para uso en aplicacionescon altas temperaturas. Se utiliza en rodamientos, como losde turbinas de gas y motores de aviones, que superan lastemperaturas de operación de 200 ° C.Las pruebas de la vida de la fractura del anillo interno M50se llevaron a cabo sobre dos rodamientos en dos niveles detensión circunferencial: 200 MPa y 270 MPa. En ambosrodamientos, las grietas por fatiga se propagaron por casitodo el ancho de la pista de rotación y la vibración seincremento después de N = 3 x 106 revoluciones.Como continuación de los ensayos, el anillo interno bajotensión circunferencial de 270 MPa fracturo en N = 1,5 " 107 revoluciones mientras que bajo tensión circunferencialde 200 MPa logró N = 2,2 " 107 revoluciones sinfracturarse antes de que la prueba fuera suspendió debido ala vibración excesivaComo la figura. 4, muestra, la vida de la fractura del anillointerno M50 es casi equivalente a 52.100.Sin embargo, comparando las figuras. 5-b y b-6, el estadode las grietas de fatiga en la superficie de la pista derotación del anillo interior M50 es diferente a la del anillointerno 52100.

La grieta por fatiga del anillo interno 52100 se propago enlínea casi recta en dirección axial y posteriormente el anillointerior se fracturo (Fig. 5-b), mientras que la grieta por fatigadel anillo interno M50 se detuvo en el ancho de la pista derotación y después se propago como escamas (Fig. 6-b).Las secciones de circunferencia de los anillos interiores52100 y M50 en las figuras. 7-a y b muestran cómo se

desarrollaron las grietas por fatiga. La grieta por fatiga delanillo interior 52100 es casi en línea recta mientras que la delanillo interno M50 se ramifican diferentes direccionesLa naturaleza de la grieta por fatiga M50 se cree que se debea la alta temperatura de templado del M50.

3.3 Resultados de las pruebas de vida de fractura deanillo interno M50NiLM50NiL es acero cementado M50 el cual fue desarrollado

para altas velocidades de rotación en rodamientos de motoresa reacción. Debido a que M50NiL tiene menor contenido decarbono y contiene Ni, su núcleo tiene una mayor dureza y sucementado una mayor tensión residual a la compresión que elM50.M50NiL presento mas larga vida de fractura de anillo internoque el 52100 y el M50. Prácticamente no se observoagrietamiento por fatiga después de N = 1,7 " 108 rotaciones

bajo tensión circunferencial de 280 MPa. Cuando la tensióncircunferencial se elevó a 390 MPa después de N = 5 x107rotaciones , una grieta por fatiga se propago a partir de la

pre-grieta a lo largo del ancho de la pista de rotación pero elanillo interno, no se fracturo (Fig. 8).Al igual que en la grieta por fatiga en el anillo interno deM50, la grieta por fatiga en anillo M50NiL se ramifico endiferentes direcciones (Fig. 7-c).

Ancho de pista de rotacion

5mm

5mm

1mm

AB

C

a. Pre-Grieta (imagen de la detección de partículas magnéticas)

c. Corte transversal de la pista de rotación (A-Pre-grieta, B-Grietas por Fatiga, C- Corte de fractura con el propósito de facilitar la observación)

b. Propagación de grietas por fatiga a partir de la pre-grieta

Fig. 6 pre-grieta y propagación de grietas por fatiga a partir de la pre-grieta (M50, tensión circunferencial s !t = 200 MPa, N = 2,2 " 107rev.)

EstaesunatraducciónalEspañolfiel,exactaycompletadeldocumentooriginalenInglésque

hasidosuministrado.Traducidopor

$

& ' ( ) "



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Área de progresión

de la fatiga

Área derápidofracturado

Área de progresiónde la fatiga

Área fracturadacon el propósitode facilitar laobservación

Área fracturadacon el propósitode facilitar laobservación

Área de progresiónde la fatiga

5mm

5mm

a. 52.100 (tratamiento térmico estándar, !t = 210 MPa, N = a. Pre-Grieta (imagen de la detección de partículas magnéticas)

b. M50 (! = 200 MPa, N= 2.2 b. Propagación de fisuras por fatiga apartir de la pre-grieta

c. M50NiL (!t = 390 MPa, N= 5 c. Corte transversal pista de rotacion (A-Pre-grieta, B-Grietas por Fatiga, C-Sección fracturada con el propósito

1mm

1mm

1mm 1mm

A B

C

Fig. 7 Propagación de fisuras por fatiga(Secciones circunferenciales de los anillos interiores) Fig. 8 Pre-grieta y propagación de grietas por fatiga a partir de la pre-grieta (M50NiL, el estrés aro ! = 390 MPa, N = 5 x 107rev.)

Se cree que la mayor tensión de compresión residual (-250 ~-300 MPa) de M50NiL es la principal responsable de la largavida de su fractura del anillo interno.

3,4 Vida de fractura de anillo Interno y vida en contactode rotación por fatiga en rodamientos TLLos nuevos rodamientos NSK TL son hechos de aceroespecial cementado y son sometidos a carbo-nitruración. (TLsignifica resistente y larga duración.) Su tensión residual decompresión es equivalente a la convencional en rodamientosde acero cementado y tienen mayor dureza en la pista de

rotación que rodamientos 52.100 templados a altastemperaturas o rodamientos convencionales de acerocarburizado . Como se muestra en la fig. 4, la vida de lafractura del anillo interno en rodamientos TL está en elmismo nivel de los de acero cementado y M50NiL.

En las pruebas de vida de fatiga por contacto (descamación) ,los rodamientos TL mostraron una excepcionalmente largavida en condiciones de altas temperaturas y lubricacióncontaminada a debido a la gran dureza de sus pistas derotación (ver el trazado de Weibull resultados de la prueba enla fig. 9).3.5 Resultados de las pruebas de vida para fractura deanillo interno sin pre-grietasYa hemos hablado de la influencia del tratamiento térmico,material, y la tensión del circunferencial en la vida porfractura de los anillos internos con pre-grietas. A

continuación, teniendo en cuenta la fractura del anillo internoen aplicaciones reales, se revisan las pruebas realizadas en losanillos internos, sin pre-grietas y los análisis actuales delos puntos de origen de las fracturas y el efecto de la tensióncircunf erencial en la vida por fractura.



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5

10

50

99.9

99

9590

1

1 5 10 50 100 500 1000

Fig. 9 Prueba de fatiga por contacto de rotacion en condiciones de alta temperatura y aceite contaminado

Rodamiento Acero Temlado

Altas TemperaturasRodamientot Tratado BainitaAcero Especificacion TLAcero Carburizado ytemplado a alta temp.

Rodamiento de empuje prueba de vida útilPmax: 4 900 MPaTemp de ensayo: 130 ° C

El anillo interior 52100 de tratamiento térmico estándarfracturo en N = 1,2 " 108 revoluciones bajo tensióncircunferencial de 280 MPa. La superficie de fractura semuestra en la fig. 10-a. El punto de origen de la fractura se

puede ver cerca de la superficie de rotación. La Fig. 10-b esuna imagen ampliada del punto de origen de fractura. La Fig.10-c es un aumento adicional del punto de origen quemuestra un sitio de inclusión no metálica. Situado a unos 40m por debajo de la superficie de rotación, la sección cóncavase puede ver casi paralela a la superficie de la pista derotación. Los elementos Mn, Ca y S fueron detectados en estaárea cóncava por análisis EDS (Fig. 10-d). Se concluyó quela fractura del anillo interno se produjo debido a la presenciade inclusiones CaS. Además, se determinó que un sitio de

inclusión Al2O3 y CaS era el punto de origen de fractura enuna prueba de tensión circunferencial de 230 MPa, y lainclusión CaS fue el punto de origen de fractura en una

prueba de tensión circunferencial de 400 MPa. En cuanto alos anillos internos 52.100 tratados con bainita , las fracturasse produjeron en inclusiones Al2O3 y CaS con una tensióncircunferencial que va desde 380 hasta 410 MPa. Por elcontrario, los anillos internos de acero TL no se fracturaron

bajo una tensión circunferencial tan alto como 420 MPa. Lasfracturas finalmente se produjeron en los sitios de inclusiónAl2O3 bajo una tensión circunferencial que va desde 470hasta 490 MPa. En resumen, la fractura del anillo interno se

produjo en los sitios de inserción Al2O3 y CaS en las pruebas

sin pre-grietas.

4. Tensión residual y vida por fractura enanillos internos.La figura 11 muestra los resultados de medición de tensionesresiduales (!R). Mediciones de tensiones residuales sehicieron en anillos interiores no testeados que recibieron elmismo tratamientos térmico como los anillos interiores de las

pruebas anteriores. Fig. 11 muestra que la tensión residual enla superficie de los anillos interiores va desde -300 hasta -500MPa. Este nivel de tensión se atribuye al proceso de pulido.La tensión residual de aproximadamente 0,5 mm por debajode la superficie en ambos anillo internos 52100 - estándarcon tratamiento térmico y de templado de alta temperatura -es de aproximadamente 0 a 20 MPa. En la misma

profundidad aproximadamente, los valores de la tensiónresidual de los otros anillos interiores en las pruebas son lossiguientes: tratados con bainita 52.100, aproximadamente-120 MPa; TL especificación, aproximadamente -240 MPa, yM50NiL, aproximadamente -280 MPa. Comparando losresultados de las pruebas de vida para fractura de anillointerno en la figura. 4 con los valores de las tensionesresiduales en la figura. 11, la vida por fractura del anillointerno se hace más larga, cuando la tensión residual decompresión aumenta. En las pruebas, el anillo interno 52100de tratamiento térmico estándar fracturo alrededor de N = 1 " 107 revoluciones bajo una tensión circunferencial de 400MPa y aproximadamente N = 3 " 108 revoluciones bajotensión circunferencial de 240 MPa . En cuanto al anillointerno 52100 tratado con bainita, este fracturó bajo tensióncircunferencial de 380 MPa a unos N = 7 " 107 revoluciones .En contr aste, un anillo interno 52100 tratado con bainita bajotensión circunferencial de 350 MPa y otro anillo interno de laespecificación TL bajo tension circunferencial

P r o b a b i l i d a d d e f r a c a s o a c u m u l a d a ,

Ciclos de tensión



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+

100 #m

10 #m

5 mm

A

B

b. Imagen ampliada del punto de origen de fracturaa. Superficie de la fractura (punto A- origen de la fractura,B- Grietas por fatiga)

c. Sitio de inserción no metálica en el origen de la grieta d. Análisis EDS de la composición química de los nometálicos

Fig. 10 Ejemplo de resultado de la prueba de fractura de anillo interno sin pre-crack (grietas por fatiga propagadas a partir de inclusiones no metálicas)(52.100, tension circunferencial !t = 280 MPa, n = 1,3 " 108 rev.)

de 430 MPa no se fracturaron, incluso después de N= 3 x 108 revoluciones. De los resultados de fractura del anillo interno,sin pre-grieta

es clara la importancia de la tensión residual de compresión.Hay una clara tendencia en los anillos interiores con mayortensión de compresión residual a tener una vida de fracturamás larga cuando la fractura se origina a partir de inclusionesno metálicas.Creemos que la correlación es lo suficientemente fuerte como

para apoyar la conclusión de que el aumento de la tensiónresidual de compresión prolonga la vida de la fractura delanillo interno.

5. Conclusión(1) La vida de la fractura del anillo interno se correlaciona

bien con tensiones residuales de compresión. La tensiónresidual de compresión es eficaz en la extensión La vida de lafractura del anillo interno.En particular, se demostró que unagrieta por fatigase propaga insignificante en un anillo internoM50NiL con una pre-grieta bajo tensión circunferencial de280 MPa . La tensión residual en M50NiL es deaproximadamente -280 MPa.

2) En las pruebas en anillo internos, sin pre-grietas(resultados en la figura. 4), el anillo interno 52100 detratamiento térmico estándar (tensión residual deaproximadamente 0 a 20 MPa) se fracturó bajo tensióncircunferencial de 400 MPa después de N = 1 " 107revoluciones, y el anillo interior 52100 tratado con bainita

-100

0

+100

-200

-300

-400

-500

0 0.5 1.0 2.0 2.5

Rodamiento de acero (Trat térmico estándar)Rodamiento de acero (Tratado bainita)M50M50NiL

TL specification

E

staesunatraducciónalEspañolfiel,exactaycomp

letadeldocumentooriginalenInglésquehasidosuministrado.Traducidopor!"#$%

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Referencias Bibliograficas:

1) B. L. Aberbach, et al, “Fatigue Crack Propagation inCarburized High Alloy Bearing Steels,” Metal. Trans., A 16A

(1985) 1253-1265.

2) J . C. Clark, “Fracture Tough Bearing for High Str es s

Applications,” AIAA-85-1138 AIAA/SAE/ASME/ASEE 21st

Joint Propulsion Conference July 8 -10 (1985) .

3) P. K. Pearson, “Fracture and Fatigue of High Hardness

Bearing Steels under Low Tensile Stresses,” SAE Technical

Paper 901628, International Off-Highway and Exposition,

Milwaukee, September 10-13 (1990).

4) T. Czyzwski, “Influence of a Tension Stress Field Introduced inthe Elastohydrodynamic Contact Zone on Rolling Contact

Kiyoshi Hirakawa

Norifumi Ikeda

Shigeru Okita

Akihiro Kiuchi

(tensión residual de aproximadamente -120 MPa) se fracturó bajo aproximadamente la misma tensión circunferencialdespués de N = 7 " 107 revoluciones. En contraste, el anillointerno TL (tensión residual de aproximadamente -240 MPa)no fracturo bajo una tensión circunferencial de 430 MPadespués de N =3 " 108 revoluciones .

(3) Los puntos de origen de las fracturas del anillo interno enlas pruebas sin pre-grietas fueron las inclusiones nometálicas, tales como Al2O3 y CaS.

(4) Rodamientos de especificación TL con mas alta durezaen la superficie de rotación mostraron superior vida a fatiga

por contacto bajo condiciones de alta temperaturas y aceitecontaminado.



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