13FTM24-2013 Innovador proceso de endurecimiento por inducción con precalentamiento para mejorar el rendimiento ante la fatiga del componente del engranaje
La fatiga por contacto y la fatiga por flexión son dos modos principales de falla de los engranajes de acero. Las picaduras y el desconchado de la superficie son dos fallas comunes por fatiga de contacto @ que se deben a los esfuerzos de corte alternos subsuperficiales debido a la carga de contacto entre dos engranajes acoplados. Cuando un engranaje está en servicio bajo carga cíclica, existen tensiones de flexión concentradas en el filete de raíz, que es el principal factor de fallas por fatiga por flexión. Se requiere tratamiento térmico para aumentar la dureza y resistencia de los engranajes para cumplir con el rendimiento requerido de contacto y fatiga por flexión. El endurecimiento por inducción se está volviendo más popular debido a la consistencia del proceso, el menor consumo de energía, el medio ambiente limpio y la mejora de la calidad del producto. Es bien sabido que un proceso de endurecimiento por inducción de engranajes de acero puede generar tensiones residuales de compresión en la carcasa endurecida. Las tensiones residuales de compresión en el caso endurecido del flanco del diente benefician el rendimiento de fatiga por contacto y la compresión residual en el filete de la raíz beneficia la fatiga por flexión. Debido a la compleja geometría del engranaje, la distribución de la tensión residual en la carcasa endurecida no es uniforme y diferentes procesos de endurecimiento por inducción pueden conducir a diferentes patrones de tensión residual y a una variación significativa del rendimiento de fatiga. En este artículo se propone un enfoque innovador para controlar de manera flexible la magnitud de la tensión residual en las regiones del filete de la raíz y el flanco del diente mediante el uso del concepto de precalentamiento antes del endurecimiento por inducción. Usando un engranaje recto externo hecho de AISI 4340 como ejemplo, este concepto de proceso innovador se demuestra con modelado de elementos finitos usando el software comercial DANTE.