tor_nero escribió:Axadder escribió:tor_nero escribió:2180Mpa??? 
Al final mi acero, el F-1550, resulta ser un equivalente al S355JO, es decir, con 355 N/mm^2. Lo que no tuve en cuenta es que aún estando cementado y templado, sólo se aplica a un espesor muy fino, y yo consideré toooodo el engranaje con esa tensión admisible.
Lo que calculé fue: con una dureza HRC 58-62, las tablas http://www.gbi-fijaciones.cl/catalogo/anclajesquimicos/Relaci%C3%B3n%20entre%20dureza%20y%20resistencia%20a%20la%20tracci%C3%B3n.htm y la wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza nos da que tenemos una resistencia a la tensión de 2180 N/mm^2, lo que pasamos (1:1) a MPa. Pero claro, tuve un error de concepto.
Gracias por el enlace tor_nero, al final todo se reduce a aplicar la fórmula de Lewis (o la AGMA modificada) junto con los factores que van reduciendo dicha tensión admisible (como una sucesión de rendimientos). Lo que tengo que aprender es a elegir los factores que influyen en mis engranajes (para aplicaciones de máquina herramienta y tamaños pequeños) y desechar los demás, que ya he juntado unos cuantos y la cosa se ha complicado.
http://www.sevillae.com/f155.htm
La resistencia última de ese acero esta en torno a 100Kg/mm2, normalmente no se tiene en cuenta la resistencia mayor de la capa exterior de entre 0,4mm y 2mm (según espesor de diente) y se toma la resistencia de nucleo del material, a efectos de fatiga la superdureza de la capa exterior mas bien perjudica, (siempre que no este tratada por shootpenning) Para hacer bien el cálculo a fatiga debes tener en cuenta la curva wohler del material y aplicar todos los coeficientes reductores, ten en cuenta también que el diente esta sometido a esfuerzos inversos.
Buen apunte.
Cuando se trabaja con engranajes debemos considerar siempre que tenemos dos materiales distintos (aunque en realidad no los tengamos). Uno de ellos una finísima capa en el exterior y otra interior. El engranaje ideal tendrá una capa superficial durísima, sin defectos, con una buena lubricación,... y una interior muy, muy tenaz. Y todo ello con una transición perfecta. La ventaja del shootpenning precisamente está en que tiene una buenísima capa de transición, pero poco más. Ojo, que no es precisamente un tratamiento milagroso y ahora mismo se está poniendo en duda su eficacia real en algún sitio (no hace mucho me llamaron para colaborar en un estudio sobre el tema). Personalmente creo que sí es efectivo, pero como dije antes, de milagroso tiene poco. Si pensamos en que estamos haciendo cuando hacemos este tratamiento se entiende mejor de qué estamos hablando. Con este proceso, lo que hacemos es crear una fina capa superficial deformada plásticamente mediante el bombardeo de partículas. Con la deformación conseguimos una zona con una dureza superior. La zona de transición no llega a existir como tal, pues realmente el material no cambia entre el exterior y el interior. Realmente es similar a crear una capa laminada en el exterior. En alguna ocasión contaré otra forma de conseguirla sin necesidad de dicho procedimiento y que en muchas ocasiones es bastante más barata y efectiva.
La capa exterior del engranaje, normalmente obtenida mediante algún tratamiento superficial, tiene objetivos diferentes que la capa interna. Sus características son las que deben ser utilizadas en el cálculo a fatiga superficial (o a tensión de Hertz) y las que nos interesarán para aumentar la resistencia al desgaste del engranaje. Hemos de buscar, por tanto, mejorar la dureza en lo posible, conseguir un buen acabado superficial, ayudar a la lubricación en lo posible,... El espesor de dicha capa ha de ser lo menor posible, pero teniendo en cuenta que el desgaste sólo afecta a dicha zona y, por tanto, cuando se produzca, si la capa es muy fina la perderemos pronto (para esto hay también algún tratamiento que tiene difusión hacia el interior con el desgaste, una trampa interesante que nos permite capas muy finas y larga duración). Ojo, importa poco la fragilidad de esta capa siempre y cuando el engranaje no trabaje a impacto. Podemos utilizar materiales muy duros.
La capa del interior es la que nos va a dar la resistencia a fatiga en la base del diente (que es por donde se parten). En el interior del engranaje no buscaremos tanto dureza sino la tenacidad del material. Lo que tenemos que evitar a toda costa es que se formen grietas, y para eso, precisamente, la dureza desmedida no vale, pues suele ir acompañada de fragilidad. Además, hemos de tener en cuenta que el engranaje hay que fabricarlo. El material ha de ser relativamente sencillo de mecanizar pues, además del precio de las herramientas, no precisamente baratas, nos interesa conseguir los mejores acabados posibles (a precio razonable), pues alargarán la vida del engranaje. Un material maravilloso con un mal acabado o con problemas durante el mecanizado nos dará un resultado mucho peor que un engranaje con un material no tan bueno pero mejor mecanizado.
La zona de transición ha de ser lo más uniforme posible (a la par que fina) de forma que nos asegure que el material exterior esté firmemente "sujeto" por el material interior. Eso evitará la formación de las grietas en la capa exterior. Además, en ciertas situaciones de carga, precisamente la zona afectada puede ser directamente la zona de transición. Es más, si dicha zona está realmente mal conseguida, podemos tener problemas antes incluso de cargar el engranaje.
Lo lógico es utilizar algún tratamiento superficial que nos permita conseguir las características necesarias en la capa exterior sin afectar al interior ni crear deformaciones, y tener una capa de transición lo más uniforme posible. Tratamientos hay muchos, y cada uno de ellos con múltiples opciones. Escoger el material adecuado y el mejor tratamiento es parte del arte del cálculo de engranajes.
Resumiendo lo anterior, el cálculo de engranajes siempre lleva dos partes diferenciadas. El cálculo a fatiga superficial (a presión de Hertz) y el cálculo a fatiga en la base del diente. Para el primero utilizaremos las características de la capa exterior del engranaje (que puede ser de centésimas) y para el interior el material en bruto. Son cálculos totalmente independientes. Normalmente es más exigente el cálculo a presión de Hertz, especialmente cuando se trabaja a régimen continuo y con muchos ciclos, pero puede pasar también que en casos como ruedas con impactos el cálculo a fatiga se haga muy, muy exigente.
