Determinación de las tensiones por elementos finitos de un tornillo de acero microaleado AISI 4140

Abstract

: Se determinó el comportamiento a la fatiga en un tornillo de acero micro aleado AISI 4140 empleado en la culata del motor de combustión interna MAN B&W a través del Método de los Elementos Finitos. A partir de tamaño crítico de grietas de 4,2; 6,2; 8,1 y 21,6 se estableció la metodología de cálculo donde se consideró la carga distribuida de contacto y de rozamiento, las solicitaciones, el esfuerzo normal y el de corte, para determinar el fenómeno de la fractura en el tornillo. Se comprobó que la falla por fatiga del tornillo inicia con tensiones de Von Misses mínimas de 401,8 MPa; las cuales se incrementan hasta un valor máximo de 1 796 MPa; provocando la falla por fractura en los primeros filetes de rosca. La carga aplicada de 2 369 149,4 N; genera un esfuerzo cortante máximo de 104,55 Nm2, siendo este el pico máximo de resistencia antes que se produzca el fallo por fractura y que al ejercer una fuerza de 297 918,52 N; inicia un cambio en el límite elástico de este acero con la propagación de grietas, siendo el valor de 6,2 mm, la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas con incremento de la deformación.

Keywords

• aleación
• falla mecánica
• perno de sujeción
• fractura por fatiga