Failure analysis of a diesel engine crankshaft

Análisis de fallos del cigüeñal de un motor diésel

En este trabajo se ha llevado a cabo la observación macroscópica y el análisis de la composición química del gorrón del tercer cigüeñal. Además, se han llevado a cabo la observación macroscópica, el análisis de la composición química y el análisis metalográfico, y se han comparado con el muñón con grietas y sin grietas. Sobre la base de los resultados experimentales y las causas de las grietas del cuello del cigüeñal, se puede concluir que la forma de la grieta del cigüeñal va junto con la dirección de fragilidad del grano.

INTRODUCCIÓN

El corazón de un motor vehicular es el cigüeñal porque el movimiento vehicular se agarrotaría si falla [1]. Sin embargo, a veces también se registran casos de fallo prematuro [2,3]. En general, las causas de fallo del cigüeñal se deben al resultado de una combinación de muchos factores [4,5].

En este estudio se han presentado los resultados de un estudio microestructural y fractográfico sobre el fallo de un cigüeñal de motor diesel [6]. En una ocasión se informó de la rotura prematura del cigüeñal de un motor diesel (350 kW) en una fábrica de camiones. Tras encender el motor, se inició la prueba y apareció un ruido anormal evidente. Después de parar el motor y desmontarlo, se encontraron grietas en el tercer muñón principal del cigüeñal que se podían observar a simple vista. El cigüeñal estaba hecho de acero forjado 42CrMo con un motor diesel de 4 cilindros que se utilizaba en un camión.

Proceso en la producción de cigüeñales: floración → forma de forja → recorte → temple → revenido → mecanizado → rectificado mecánico → detección de defectos superficiales (partícula magnética) → acabado → producto. En este artículo se describe una investigación metalúrgica detallada del cigüeñal averiado y se muestra un cuidadoso estudio fractográfico. La causa del fallo puede deberse a las precauciones tomadas al fabricar el cigüeñal [7].

ANÁLISIS DEL EXPERIMENTO

Estado macroscópico

En el tercer gorrón principal del cigüeñal se observan numerosos defectos, como se muestra en la figura 1. En la superficie curvada del muñón se aprecian arañazos circunferenciales. La morfología de la manivela en el muñón curvado se muestra en la Figura 1- (b).

El cuerpo principal de la grieta se divide en tres secciones a lo largo de la dirección circunferencial, pero también hay grietas de ramificación en la dirección axial, y cada grieta de ramificación axial se encuentra en la sección de la grieta circunferencial.  En los demás diámetros principales del cigüeñal, no hemos encontrado anomalías como grietas.