El análisis de daños en componentes de portadiferenciales es crucial para prevenir fallos y optimizar el rendimiento en la industria de vehículos pesados. Esta seccion destaca los tipos de daños comunes y sus causas, proporcionando una visión integral para el mantenimiento efectivo.

Daño por Fatiga:

• Características: Aparición de líneas de contorno o “marcas de playa” en la superficie de rotura, indicativas de etapas previas a la falla completa.
• Causas: Sobrecargas repetidas que generan tensiones cíclicas.
• Componentes Afectados: Áreas críticas sometidas a torsión y flexión, como las estriadas del semieje.

Fatiga por Combinación de Torsión y Flexión

Esta clase de rotura ocurre cuando un eje se somete, al hasta tiempo, a una carga torsional y a otra de flexión.

Áreas Estriadas del Semieje

Sobrecarga marginal repetida en un semieje podrá causar daño por rotura torsional simétrica, en forma de estrella en las áreas estriadas.Fatiga torsional invertida por sobrecarga marginal del vehículo tuvo como resultado el retardo del daño del semieje por fatiga. Su tallado en forma de estrella simétrica es indicio de fatiga por choques repetitivos contra la superficie estriada de un eje rotatorio.

• Daño por Fatiga Debida a la Carga Combinada de Flexión y Torsión
• Daño por Fatiga de Sobrecarga Marginal Repetitiva Aplicada al Vehículo
• Daño por Fatiga Debida a Carga de Choque Torsional Severo

Área del Cuerpo del Semieje

Sobrecarga marginal repetitiva de un semieje puede ser causadora también de daño por fatiga.

Flexión - Fatiga de la Raíz de la Viga

Esta clase de rotura ocurre cuando se expone el componente a carga excesiva y es flexionado de una posición a otra.

Flexión - Fatiga en el Fondo de la Raíz del Diente

Esta forma de rotura ocurre en engranajes y por lo general se caracteriza por las mismas marcas de playa que ocurren de manera semejante en ejes que se rompen por fatiga. Fatiga de flexión en la raíz origínase , por lo general, de una grieta en la sección de raíz entre los dientes del engranaje. Fatiga a flexión en la raíz tiene por origen choque y/o sobrecarga repetitiva, que causan grietas localizadas en las raíces del engrenage.A medida que el kilometraje aumenta, las roturas iniciales van aumentando mientras que los dientes del engranaje van debilitándose progresivamente hasta que terminan rompiéndose.

Fatiga Típica de Eje

Cuando sea grande la fatiga superficial a flexión/torsión, el componente fallará al cabo de pocas aplicaciones de carga. A medida que la carga va quedando reducida, el daño podrá ocurrir solamente después de una cantidad más grande de aplicaciones de carga. Fatiga superficial en cojinetes y engranajes, comúnmente causada por sobrecarga cíclica y posiblemente acelerada por impurezas en el lubricante, se manifiesta como picaduras, escamación o desconchado.

Fatiga por Picaduras

La fatiga por picaduras (pitting) es un deterioro progresivo en superficies metálicas, iniciando con cavidades minúsculas y avanzando hasta causar daños profundos y partículas de metal desprendidas. Este fenómeno, que afecta cojinetes y engranajes, provoca operaciones irregulares, ruidosas y desgaste prematuro, agravado por la recirculación de partículas metálicas en el sistema de lubricación.

• Inicia con erosiones superficiales, comparables en tamaño a burbujas diminutas.
• Avanza hasta que las partículas de la superficie metálica se desprenden, afectando la operación normal del componente.
• Consecuencias Operativas:
  • La operación del componente afectado se vuelve irregular, áspera y ruidosa.
  • La erosión destructiva se profundiza en el metal, lo que puede recircular partículas metálicas a través del sistema de lubricación, exacerbando el daño.
• Acelera la fatiga y el desgaste prematuro en superficies de contacto bajo carga deslizante y rodante, especialmente en conjuntos hipoidales.
• La erosión superficial incrementa el ruido del eje.
• El proceso destructivo continúa hasta que el componente (como un cojinete) sufra un daño irreparable.

La fatiga por escamación

La escamación es el proceso por el cual se forman cavidades más grandes y profundas en la superficie metálica, resultando en la pérdida de partículas metálicas más grandes de la superficie.

• Puede evolucionar a partir de picaduras (pitting) cuando estas se acumulan y el aceite penetra en las cavidades, ejerciendo presión hidráulica y desprendiendo la superficie metálica entre cavidades.
• También puede aparecer sin señales previas de picaduras, directamente como cavidades extendidas.
• Causas Principales:
  • Contaminación del sistema de lubricación, ya sea por partículas de metal o agua, que acelera la escamación y el deterioro de los componentes.
  • Tensión de contacto fuerte en las superficies endurecidas de cojinetes y rodillos, usualmente derivada de sobrecargas marginales repetitivas o lubricación inadecuada
• Los daños por escamación afectan significativamente la operación de los componentes, como los cojinetes, pudiendo llevar a un funcionamiento irregular del eje.
• Descamación localizada, especialmente en dientes de piñón, indica problemas en otros componentes del eje.
• Origen de los Daños: Sobrecarga marginal repetitiva o lubricación inadecuada son los orígenes comunes de escamación y picaduras, donde la pieza está sujeta a tensiones por encima de los límites de diseño.

La corrosión de fricción, incluyendo Brinelling y Fretting

Desgaste causado por vibraciones de contacto entre superficies metálicas, conocido también como Brinelling, oxidación de fricción, fatiga de fricción, y oxidación de desgaste.

• Causas:
  • Ocurre cuando la vibración hace que los rodillos de un cojinete deslicen arriba y abajo en su pista de trabajo.
  • Vehículos transportados a largas distancias por tren, camión o navío son propensos a este tipo de corrosión.
• Manifestaciones:
  • En cojinetes: Estrías que se ahondan en la pista de trabajo debido a la vibración continua.
  • En engranajes: Sedimentación de impurezas en el punto de vibración, formando óxidos metálicos mezclados con grasa o aceite, conocidos como “lodo rojo” o “cocoa”.
• Efectos:
  • Los óxidos formados son abrasivos y aumentan el desgaste del componente, aunque no tan severamente como las partículas metálicas producidas por erosión superficial.
  • Común en casos de vibración torsional de la línea de accionamiento, identificable por fuertes líneas de contacto en la parte trasera de los dientes de engranajes.

Desconchados de los Flancos

Desconchados de los flancos se asemejan al daño por descamación en superficies metálicas, iniciando con grietas longitudinales en dientes de engranajes que rápidamente se deterioran, conduciendo a descamación del metal.