Fallas Prematuras en Metales

 


 

Por mal Funcionamiento

 

Ocurrencia de

corrosión

Aspecto

Causas

Corrección

La apariencia típica de la ocurrencia de la corrosión es identificada por la formación de los compuestos oscuros y pequeñas cavidades (“pits”) en la superficie del cojinete.

 

Corrosión es un ataque químico sobre la aleación de los cojinetes por compuestos existentes en el lubricante. Tales compuestos pueden ser extraños al sistema de lubricación, como en el caso de agua o pueden ser producidos durante la operación como resultados de la oxidación  del aceite lubricante. La acción nociva que se desenvuelve cuando un cojinete opera en medio corrosivo puede ocasionar la remoción directa de uno o más elementos de la aleación, o la formación de óxidos frágiles sobre la superficie de deslizamiento.

En el primer caso, el metal atacado es retirado de la matriz, tornándola frágil con respecto a la capacidad de carga, ocurriendo la fatiga. Igualmente una película frágil de oxido en la superficie de deslizamiento puede ser retirada por fatiga o aún por erosión, dada las dificultad de esta superficie de incrustar partículas extrañas. La industria de aceites lubricantes ha desenvuelto aditivos que inhiben la oxidación del aceite por un prolongado tiempo de trabajo, minimizando ese tipo de fallas, pero sin eliminarlas del todo. El calor generado en las operaciones acelera el proceso de oxidación, así como la exposición del aire, aguas u otros materiales extraños en el aceite, incluyendo ciertos metales que pueden actuar como catalizadores. Otros factores contribuyentes incluyen    pasaje de gases para el cárter (blow-by), y la quema de combustible que contenga alto tenor de azufre, con la posibilidad, inclusive de la formación de ácidos inorgánicos.

Cambio de aceite dentro del plazo especificado por su fabricante.

Caso sea observado que la corrosión ha sido provocada por pasaje de gases para el cárter (“blow-by”), efectuar el cambio de los anillos y rectificar el motor si necesario.

 

 

Fragilidad a caliente

"Hot Short"

Aspecto

Causas

Corrección

 

Grandes áreas de la camada antifricción del cojinete son arrancadas, quedando expuesta a la capa de acero.

 

Cuando un cojinete en operación se calienta encima de la temperatura de fusión del plomo (26 ºC) o del estaño (231 ºC) y esta sujeto al esfuerzo de arrastre considerable de la fricción con el eje, el material antifricción de la misma asume la condición de la fragilidad en caliente. Bajo esta condición puede ocurrir un movimiento del plomo, separándose del cobre, y la camada superficial perderá la adherencia con la capa de acero provocando, consecuentemente el desprendimiento del material. La condición de la fragilidad en caliente es provocada por una elevación excesiva de calor en alguna área del cojinete. El calor excesivo puede ser debido a la insuficiencia de fuego radial, impresas, deformaciones de los cuellos del cigüeñal a aún desalineamiento del block y/o cigüeñal.

 

Montar las cojinetes con el juego recomendado por el fabricante.

En el cambio de aceite observar lo máximo de limpieza y el montaje del motor retirar todos lo residuos de rectificación y otras suciedades existentes.

Antes del montaje de nuevos cojinetes hacer una inspección dimensional cuidadosa de los cuellos del cigüeñal.

 

Fatiga

generalizada

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

 

La superficie del cojinete presenta áreas irregulares de donde se desprendió el material antifricción.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<<<  Fisuras aparecen en la superficie del cojinete, en su revestimiento.

Se ensanchan y penetran perpendicularmente.

Junto a la interfase, cambian de dirección y se propagan paralelamente.

Cuando se encuentran, un pedazo de aleación se desprende.

Los daños por fatiga pueden ser causados por esfuerzo anormal y cíclico, o sea pick de carga.

Las fracturas por fatiga son iniciadas por cargas excesivas, propagándose perpendicularmente a la superficie del cojinete. Antes de alcanzar la línea de ligación entre la aleación del cojinete y el material del soporte (acero) la fractura cambia de dirección propagándose paralelamente a la línea de ligación.

Estas fracturas pueden llegar a unirse provocando el desprendimiento del material del cojinete. Uno de los tipos más frecuentes de fatiga ocurre en la sobrecamada de los cojinetes trimetálicos, donde las fracturas, después de la penetración perpendicular se propagan paralelamente a la barrera de níquel, ocasionando la remoción de la misma en áreas reducidas.

Si la durabilidad del cojinete fue menor que la prevista, verificar las condiciones de temperatura y carga en que trabajo el motor eliminando los defectos que haya.

Evitar sobrecargas operacionales del motor observando las recomendaciones del fabricante.

 

Insuficiencia de aceite

 en el cojinete

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

Cuando el cojinete falla por insuficiencia o dilución del aceite lubricante, su superficie de trabajo puede volverse brillante en el caso de falta completa de lubricación presenta desgaste excesivo por el arrastre de material por el eje en el contacto de la superficie de deslizamiento del cojinete con el cuello del cigüeñal.

 

La insuficiencia o dilución de la película de aceite lubricante entre el cojinete y el eje, ocasiona el desgaste de la camada electrodepositada  es normalmente provocada por:

Juego vertical insuficiente

Dilución del aceite lubricante;

Motor trabajando en marcha lenta por largos períodos.

Falta de aceite lubricante, que ocasiona un contacto metal-metal del cojinete con el cuello del cigüeñal, con desgaste excesivo por arrastre del material antifricción es normalmente provocado por:

Galerías de aceite parcialmente obstruidas;

Elección incorrecta de submedida del cojinete; 

Montaje invertido de los cojinetes centrales (parte inferior en lugar de la superior);

Mal funcionamiento de la bomba de aceite o válvula de alivio.

 

Verificar las dimensiones de los cuellos para la elección correcta de los nuevos cojinetes;

Rectificar los cuellos del cigüeñal. Caso sea necesario;

Verificar el buen funcionamiento de la bomba de aceite y de la válvula de alivio; caso sea necesario, reacondicionarlas o cambiarlas:

Observar si los agujeros de aceite de los cojines están alineados con los existentes en el block del motor y en las bielas; 

Evitar el funcionamiento del motor en marcha  por periodos prolongados;

Verificar la dilución del aceite lubricante por combustible o líquido de resfriamiento.

 

Erosión por

cavitación

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

Algunas regiones de la superficie del cojinete quedan erosionadas. En algunas ocasiones la erosión puede atravesar  todo el material de la aleación del cojinete y llegar hasta la capa de acero.

 

La erosión por cavitación es un tipo de daño causado por la explosión instantánea de burbujas de vapor  de aceite a baja presión en la superficie de la aleación antifricción del cojinete. Las cargas en un cojinete del motor fluctúan rápidamente, tanto en intensidad como en dirección, durante el ciclo de trabajo del motor. Eso ocasiona cambios rápidos en la presión hidrodinámica de la película de aceite en el cojinete.

El cambio de presión es más pronunciado a cada tiempo de motor, en que ocurre una deformación relativamente grande entre el cojinete y el cuello correspondiente.

La erosión del cojinete puede ser también causada por alta velocidad del flujo de aceite en los agujeros del cigüeñal y por la variación del flujo en discontinuidades de la superficie del mismo, como rebajes, canales y cantos vivos. La erosión por cavitación en los cojinetes, puede ser dividida en cuatro grupos principales:

 

a) Erosión por cavitación de succión: ocurre por detrás del movimiento del eje.

b) Erosión por cavitación de descarga: ocurre delante del movimiento del eje.

c) Erosión por cavitación de flujo

d) Erosión por cavitación de impacto.

 

Usar aceite de lubricante con viscosidad recomendada por el motor.

Verificar la presión del aceite.

Evitar contaminación del aceite lubricante.

Verificar el juego del montaje.

Verificar la holgura del montaje.

 


 

Por error en el Montaje

 

 

Juego Axial

(Longitudinal) Insuficiente

Aspecto

Causas

Corrección

 

Desgaste excesivo en la lateral de la brinda y en una región de la superficie interna del cojinete, en el lado de mayor carga axial, mientras que el otro lado se encuentra con aspecto normal de funcionamiento. En las áreas de desgaste hay fusión y desprendimiento de la aleación antifricción.

 

Un juego insuficiente provocado por montaje incorrecto o por colocación incorrecta del disco y del plato de presión, que fuerzan el cigüeñal contra la brinda del cojinete a tal punto que, por la fricción generada por la falta de formación de la película de aceite hay una elevación de temperatura a niveles donde el plomo presente en la aleación se separa del cobre, con consecuente deterioro total en esas áreas.

Obedecer al juego del montaje especificado por el fabricante.

Verificar la colocación correcta de los elementos de conexión entre el motor y el cambio.

Impurezas

Sólidas

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

 

Partículas extrañas quedan impregnadas en la aleación antifricción, provocando descocamiento del material. Se pueden encontrar también rayas en la superficie del cojinete.

 

 

Polvo, suciedad, abrasivos o partículas, abrasivos o partículas metálicas presentes en el aceite, se incrustan en la superficie del cojinete, dislocando la aleación antifricción.

Las sapiencias, de la aleación o de la partícula, pueden tocar en el eje creando puntos de fricción localizados y provocando ruptura de película de aceite.

Las impurezas pueden provenir de la limpieza incorrecta del motor antes o durante el montaje. Puede ocurrir también falla de funcionamiento por el desgaste de partes metálicas.

 

 

 

Instalar nuevos cojinetes, siguiendo cuidadosamente las instrucciones de limpieza recomendadas.

Rectificar el eje, caso sea necesario.

Recomendar que el operador cambie de aceite y el respectivo filtro, periódicamente, en los intervalos recomendados por el fabricante del motor y mantenga limpio el filtro de aire y el respiro del cárter. 

 

Suciedad en el

alojamiento

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

 

 

Área localizada de desgaste en la superficie de la aleación, correspondiendo a una marca provocada por la presencias de partículas extrañas en la parte posterior del cojinete.

Partículas entre el alojamiento y el cojinete impiden el contacto adecuado y dificultan el flujo de calor. El calentamiento y las cargas localizadas provocan fatiga en esa área y el material se desprende.

 

 

Limpiar cuidadosamente el alojamiento, retirando las rebarbas, suciedades o  partículas  sólidas, antes de instalar los nuevos cojinetes.

Examinar el estado de los cuellos y rectificar caso sea necesario. 

 

Alojamiento

Ovalizado

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

Áreas de desgaste excesivo, próximas a las líneas de partición del cojinete.

 

Las flexiones de la biela debido a las cargas alternadas pueden producir la ovalización del alojamiento. Los cojinetes tienden a adquirir esa forma, resultando de allí una superficie interna no cilíndrica. El juego próximo de la linea de partición, por la deformación del alojamiento queda muy reducido, pudiendo haber contacto metálico de la aleación antifricción con el cuello del eje.

Examinar la circularidad del alojamiento del cojinete y si estuviera fuera de las especificaciones, reacondicionarlo a cambiar a la biela.

Examinar el cuello del eje, rectificando caso sea necesario.

 

Altura de Apoyo

Insuficiente

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

 

Áreas brillantes (pulidas) son visiblemente en la parte posterior del cojinete, y en algunos casos, también en la superficie de partición.

 

El aprieto insuficiente no permite que se establezca la presión radial que tiene el cojinete en el alojamiento.

El contacto es inadecuado, la conducción del calor es dificultada y al mismo tiempo la fricción adicional provocada por la pulsación del cojinete aumenta el calor generado. Las causas para una altura de apoyo ser insuficiente son:

Limaduras en la superficie de partición del cojinete;

Capas separadas por suciedad o rebarba en la superficie de partición;

Fuerza insuficiente;

Tornillo apoyado en el fondo de un agujero no pasante;

Alojamiento del cojinete con el diámetro encima del especificado.

 

Limpiar las superficies de partición, antes de apretar los tornillos.

Examinar las dimensiones y el estado de los alojamientos, reacondicionándolos caso sea necesario.

Aplicar en el aprieto de los tornillos o tuercas la fuerza recomendada por el fabricante.

 

Altura de apoyo

 excesiva

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

Áreas de desgaste excesivo junto a la línea de partición, en uno de los cojinetes o en ambos.

 

Cuando se coloca el cojinete en el alojamiento, el queda sobresaliente en las líneas de partición (altura de apoyo). Al apretarse los tornillos de la capa, los cojinetes serán forzados contra el alojamiento, garantizando un buen contacto.

Existiendo el exceso de la altura de apoyo, la fuerza radial que se desarrolla, puede provocar el flamed del cojinete, próximos a la línea de partición.

Son causas comunes:

Superficie de partición del alojamiento rectificada.

Fuerza excesiva (apriete).

 

Si hubiera sido rectificada la superficie de partición de la capa, del block o de la biela, rectificar nuevamente el alojamiento para obtenerse una circularidad perfecta.

Verificar con el empleo de azul de Prusia o con otro proceso adecuado (súbito, etc.), si la ovalización esta dentro de los valores permitidos, después de haber dado el aprieto correcto en los tornillos de la capa con la llave de par.

Aplicar en el aprieto de los tornillos o tuercas, la fuerza recomendada por el fabricante.

 

Biela curvada

o torcida

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

Áreas de desgaste excesivo en los lados diagonales puestos a cada cojinete.

 

En una biela curvada o con torción, los alojamientos están desalineados originando áreas de elevadas presiones y hasta contacto metal-metal entre el cojinete y el cuello del cigüeñal. La curvatura de la biela puede ocurrir por introducción forzada del perno, apriete de los tornillos de las capas con la biela fijada incorrectamente en la morsa o por calce hidráulico.

 

Examinar la biela, y caso sea necesario substituirla.

Evitar esfuerzos de torción en la biela.

 

Sombrerete

Dislocado

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

Áreas de desgaste excesivo en los lados diametrales opuestos a cada cojinete próximo a la línea de partición.

 

El sombrerete del cojinete fue dislocada forzando un lado de cada cojinete contra el eje.  Eso puede suceder debido a las siguientes causas:

Uso de la llave inadecuada, para aprieto de los tornillos para perfecto asentamiento del sombrerete.

Certificarse que la posición del sombrerete es correcta.

Verificar si el sistema de centralización de los sombreretes no están alterado o deteriorado, y substituirlo caso sea necesario.

 

Elegir la llave adecuada y apretar alternadamente los tornillos para el perfecto asentamiento del sombrerete.

Cerciorarse que la posición del sombrerete es correcta.

Verificar si el sistema de centralización de los sombreretes no está alterado o deteriorado, y sustituirlo en caso que sea necesario.

Cigüeñal

deformado

Aspecto

Causas

Corrección

 

Una faja de desgaste bien definida puede ser observada en el conjunto de cojinetes centrales superiores o en el conjunto de los inferiores.

El grado de desgaste varia de cojinete para cojinete, pero generalmente en el del medio es mucho mas acentuado.

 

El cigüeñal deformado somete los cojinetes centrales a cargas excesivas, siendo las presiones máximas obtenidas en los puntos de mayor distorción.

E estos puntos, el juego también se reduce, y puede haber contacto metal-metal  entre el cojinete y el cuello cigüeñal.

El cigüeñal puede deformarse debido al manoseo inadecuado, almacenaje incorrecto o condiciones operacionales extremas.

 

Verificar se el eje está deformado por medio de u proceso adecuado.

Enderezar el cigüeñal.

Block

deformado

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

Una faja de desgaste bien definida puede ser observada en el conjunto de cojinetes centrales superiores  o en el conjunto de las inferiores.

El grado de desgaste varia de cojinete, pero generalmente en el del medio es bastante más acentuado.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<<<  Block deformado

 

 

El calentamiento y el enfriamiento brusco del motor es una de las causas de la distorción de los block cuando opera sin válvula termostática.

La deformación del block puede también ser causada por:

Condiciones desfavorables de uso (Ej.: sobrecarga operacional del motor).

Procedimientos de apriete incorrecto de los tornillos de la culata.

 

Determinar la existencia de deformación a través de un proceso adecuado.

Realinear (agujerear) los alojamientos.

Instalar válvula termostática.

 

 

Cuellos

no cilíndricos

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

 

Faja de desgaste desigual en el cojinete. De acuerdo con las regiones que quedan sometidas a mayores presiones, se distinguen tres aspectos principales que corresponden respectivamente a los defectos de forma de los cuellos ilustrados.

Cuellos no cilíndricos imponen una distribución irregular de cargas en la superficie del cojinete generando en ciertas áreas mayor cantidad de calor y acelerando el desgaste. Los juegos podrán volverse insuficientes y podrá haber contacto metal-metal entre el cojinete y el cuello del cigüeñal.

En otros casos los juegos serán excesivos.

Los perfiles cónicos, cóncavos o convexos (barril) de los cuellos del cigüeñal y aun la conicidad del alojamiento del cojinete en la biela son siempre debidos a la rectificación incorrecta.

 

Rectificar correctamente los cuellos y los alojamientos.

 

 

Radio de Concordancia

Incorrecto

Aspecto

Causas

Corrección

 

 

Áreas de desgaste excesivo a lo largo de las superficies laterales del cojinete.

 

Radios de concordancia de los cuellos incorrectos ocasionando el contacto metal – metal a lo largo de la superficie laterales del cojinete.

Eso lleva un desgaste excesivo y a una fatiga prematura localizada.

 

Rectificar los cuellos, tomando el cuidado de ejecutar los radios con la curvatura correcta.

No dejar canto vivo que debilitara el eje por la concentración de tensiones de área ya muy solicitada.

 

 

Montaje Incorrecto por falta de atención

 

Los cojinetes no funcionan adecuadamente si no son montados de manera correcta o si sufrieran alteraciones en su proyecto. El montaje incorrecto casi siempre provoca una falla prematura del cojinete.

Las figuras abajo muestran los errores más comunes de montaje.

 

Cojinetes Cambiados

 

 

Sombreretes Invertidos

o cambiados

 

 

 

 

Biela Asimétrica

 

 

Resaltos de Centraje

No Coincidentes

 

Calces Impropios

 

 

Agujero de Aceite

No Alineado