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,