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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 tensión circunferencial. NSK ha desarrollado un método de prueba de vida para fracturas de anillo interno con el fin de estudiar y desarrollar materiales apropiados así como también eficaces procesos de tratamiento térmico. Este método permite la precisa simulación de una actual fractura de anillo interno, provocando una minuciosa - grieta de fatiga de media elíptica en un "punto de origen", seleccionado en la pista de rotación del anillo interno. Usando este método, los resultados en la prueba de vida para fracturas de anillos internos causadas por el estrés de circunferencia mostraron que la vida en fracturas de anillo interno y la tensión circunferencial se correlacionan relativamente bien.Seguidamente el efecto de material y el tratamiento térmico en la vida de fracturas de anillo interno fue estudiadoSe confirmó que la tensión residual de compresión es eficaz en la prolongación de la vida de la fractura de anillo interno. En particular, fue demostrado que una grieta por fatiga en M50NiL a 280 MPa tensión circunferencial se propaga insignificantemente.Aplicando los resultados obtenidos a través de este método de prueba NSK desarrolló 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 fractura no son eficaces para evaluar la resistencia de la fractura del anillo interno. En cuanto a este problema, Aberbach y coinvestigadores utilizaron probetas compactas de tensión para analizar la influencia de las tensiones residuales en la tasa de

     propagación de grietas, así como también considerar la tensión residual de compresión1)Clark realizó pruebas de tensión circunferencial después de usar maquinaria de descarga eléctrica para introducir defectos semicirculares

    (0,36 x 0,71 mm) en la superficie de las pista del anillo interno de un rodamientos de rodillos cilíndricos hechos de acero M50 y M50NiL.2 . En situaciones de tensión circunferencial de 30 ~ 38 ksi(206 ~ 261 MPa), el anillo interno del rodamiento hecho de acero M50 se fracturo como consecuencia del defecto, mientras que en el caso del anillo interno de los rodamientos hechos con acero M50NiL esto no sucedió. Adicionalmente, Pearson, basado en ambos experimentos y en el análisis de la literatura, discutió los límites de la tensión de la propagación de grietas en AISI52100 y acero M50NiL bajo una tensión circunferencial 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. Introducción El anillo interior de un rodamiento montado con tensión circunferencial relativamente alto algunas veces fractura en dirección axial después de cierto período de uso. Particularmente en la industria aeroespacial, la demanda por mayor resistencia a la fractura del anillo interior es alta debido a que los rodamientos en los motores del jet de hoy están sometidos cada vez a mayores fuerzas centrífugas. El Agrietamiento por fatiga y, últimamente en algunos casos la fractura ,se cree son resultado de esfuerzos repetidos de

    tensión rodante siendo aplicada en la pista de rotación de un anillo interno que se encuentra bajo tensión extensible causada por la tensión circunferencial y la tensión centrífuga. El Agrietamiento por fatiga se cree se origina en la superficie o subsuperficie de concentraciones de estrés causadas por inclusiones no metálicas, escamas u óxido. Fig. 1 muestra un ejemplo de la fractura del anillo interno de un rodamiento de rodillos esféricos con un agujero cónico utilizado en una máquina de fabricación de papel.Con el fin de desarrollar materiales y métodos eficaces de tratamiento térmico que mejoren la resistencia a la fractura del anillo interno, es necesario disponer de una tecnología de evaluación adecuada.

    mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com

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    2. Procedimiento para pruebas de Vida en fracturas de Anillo Interno La fractura del anillo interno y la descamación de los

    rodamientos se originan en las concentraciones de tensión causadas por abolladuras, óxido, o inclusiones no metálicas.Cuando la tensión circunferencial del anillo interno es baja y la concentración de tensiones se encuentra en la zona de la subsuperficie de una inclusión no metálica, una grieta por fatiga se iniciará a partir de la inclusión no metálica, propagándose alrededor de la circunferencia del rodamiento casi paralela a la superficie de la pista de rotación y la descamación se producirá.4) Si la tensión circunferencial es alta, la grieta por fatiga se propagara

     perpendicularmente hacia la superficie de rotación (es decir, 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 de evaluar la efectividad de los materiales y tratamientos térmicos contra la fractura de anillo interno.

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

    tipo de datos en la literatura para conectar la tensión circunferencial o la tensión residual y la vida de la fractura del anillo interno.Teniendo en cuenta la necesidad de tales datos e igualmente entendiendo la necesidad de crear un método que produzca la fractura del anillo interno sin generar descamación, NSK desarrolló una prueba de vida para fractura de anillo interno que puede reproducir y confirmar la morfología de las fracturas de anillo interno que ocurren en las aplicaciones reales.Usando este método, se realizaron

     pruebas para determinar la relación entre la tensión circunferencial, la tensión residual y la vida de fracturas de anillo 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 tensión circunferencial y las tensiones residuales afectan la vida en fracturas de anillo interno.

    Electrodo

    a. Esquema de la muesca producida por mecanizado mediante 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 por flexión

    Grieta por fatiga (Pre-grieta)

    d. Remoción de Muesca

    e. Forma de pre-grieta

         0  .     8    ~      1  .     2     m     m

    3~4mm

    &  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

    mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com mailto:aleangel@me.com

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    Debido a que defectos generados únicamente mediante  procesos de descarga eléctrica pueden provocar una descamación originada desde el borde del defecto, NSK ha desarrollado un método para introducir "pre-grietas" de fatiga y de esta forma evitar la descamación.Las pre-grietas de 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 la superficie o del subsuperficie de concentraciones de tensión causada 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 de media elipse se hace sobre la superficie de la pista de rotación mediante un proceso de descarga eléctrica (Fig. 2 - a).Luego, mediante la aplicación de la fatiga por flexión, el agrietamiento se pr