Coroană dințată

Rezumat

Această lucrare prezintă analiza avarierii a trei coroane dintate de pe volantul unor motoare Diesel montate pe camioane. Coroanele dintate s-au rupt atunci când motoarele au fost pornite la o temperatura scazuta (-25° C). Fisurile au inceput de la baza danturii, pe partea laterală a suprafeţei de contact si de încărcare.

Studiul fractografic indică faptul că suprafeţele de rupere au caracteristici similare la toate cele trei coroane dintate, care prezintă fracturari prin clivaj. Acest fapt care reflectă rezistenţa scăzută a materialului coroanei.

O analiza metalurgică detaliată a fost efectuată pe dintii rupti şi s-au facut comparatii cu cu o coroana dintata neavariata. Coroanele dinţate avariate prezentau unele caracteristici metalurgice generale: în regiunea de călire prin inducţie a aparut o retea de de ferita la frontiera grauntilor, avand o structura uniforma Widmannstäten iar o reţea continuă de ferita la frontiera grauntilor a apărut în regiunile din centrul dintilor şi dintre dinti. Aspectul de reţea al feritei face ca rezistenta danturii sa scada, în special în regiunea dintre dinti. Stratul mai subtire calit prin inductie din regiunea dintre dinti este deasemeni responsabil pentru scaderea rezistentei coroanei dinţate. S-a constatat că aparitia anumitor fisuri in zona de la baza danturii, datorate forjarii. În plus, raza mai mică de racordare existenta la baza danturii determina concentrarea tensiunilor în acesta regiune. Defectele metarurgice impreuna cu cele tehnologice conduc la o fisurare prematura a coroanelor dinţate. Probabil ca tehnologiile incorecte de calire si/sau forjare sunt responsabile pentru formarea continuă a retelei de ferită.

1.Introducere

Dintre avariile componentelor auto raportate, cca. 41% se refera la piese ale motorului. Cazul studiat se incadreaza in aceasta categorie. Ruperea prematura si repetata a coroanei dinţate a volantei motorului Diesel a fost raportata de catre o fabrica de autovehicule si a fost supusa investigatiei.

Fisurarea coroanei dintate s-a produs la motoarele pornite la temperatură scazută (-25° C). Kilometrajul la care s-a semnalat defectul si locul defectării sunt prezentate in Tab.1.

Tab. 1. Detalii privind coroanele dinţate fisurate

Coroana Nr.. Kilometri parcurşi (km) Locul defectării

1 3000 Baza danturii

2 19 Baza danturii

3 20 Baza danturii

4 Revizia de la 10.045 km Nu s-a defectat

Aceste coroane dinţate de pe volant sunt facute din OL45. Etapele standard parcurse la fabricarea coroanei dinţate sunt: forjare, normalizare (860° C, racire in aer), calire prin inductie (880 -900° C, racire in apa la 25-30° C), revenire (180 -220°C, racire in aer ). Grosimea stratului cementat prin inductie dintre dinti este specificată ca fiind mai mare de 0,5 mm in documentatia tehnică.

Se descriu detaliat investigaţia metalurgica si analiza fractografica a coroanelor dintate rupte sunt analizate posibilele cauzele ale avariei.

Fig.1. Coroanele dinţate avariate: (a) Nr.1; (b) Nr.2; (c) Nr.3

2. Metode de investigaţie

Compoziţia chimică a materialelor coroanelor dintate a fost determinată prin metode spectroscopice. Microstructura calita din inima (centrul) dintelui, precum şi din spatiul dintre dinti au fost observate la un microscop cu scanare electronica (SEM) Phillips XL-30, prin comparaţie cu regiunile similare dintr-o coroana dinţata bună. Profilul variatiei microduritatii de la suprafaţă catre interior, în regiunile dintre dinti au fost făcut pe un aparat MH-6 Vickers, cu o sarcină de 500 g, pentru a determina profunzimea stratului cementat. În conformitate cu standardul chinez (GB 5617-85) [2], în cazul în care valoarea duritaţii poziţiei măsurată este egală HVHL = 0.8HVMS, adâncimea de la poziţia cu HVHL la suprafaţă este definita ca adâncimea stratul cementat, unde HVHL este definită ca duritatea limita şi HVMS ca cea mai mica duritate de la suprafaţa regiunii calite, specificată în caietul de sarcini tehnice (în exemplul de faţă, duritatea cea mai mica la suprafeţa călita este HRC 48, care corespunde HVMS = 478, astfel încât HVHL = 382).