El presente trabajo de investigación contiene el diseño, fabricación y validación de una máquina de fatiga de flexión rotatoria para realizar ensayos a alta temperatura, alcanzando hasta 800 °C. El equipo se diseñó considerando los requerimientos del cliente (QFD). EL equipo cuenta con 6 sistemas principales. Para cada uno de ellos se realizaron los cálculos de diseño, se realizaron los dibujos de detalle, la fabricación y/o selección y finalmente el ensamble. Estos sistemas son: 1) Sistema de calefacción, el cual alcanza una temperatura máxima de 800 °C en su cámara térmica, logrando un ambiente agresivo para el espécimen. El sistema es programable y mantiene una variación de temperatura en la cámara térmica de ±5 °C. 2) Sistema de carga. Este sistema aplica un momento flexionante de 5 a 25 N-m mediante el deslizamiento de un contrapeso sobre una regleta de aluminio. 3) Sistema de lubricación, consiste en la inyección de grasa a las chumaceras en forma continua y programada mediante 3 dosificadores con líneas fabricadas en teflón y AISI 304. 4) El sistema de enfriamiento lo integran 7 ventiladores axiales para la inyección y extracción de aire a temperatura ambiente para enfriar el sistema motriz por convección forzada. 5) El Sistema motriz comprende un motor con velocidad variable con máxima velocidad de 10,000 rpm. El sistema lo integran un contador de ciclos, 3 chumaceras para alta temperatura y un eje de acero inoxidable de AISI 310, principalmente. 6) El Sistema de apagado automático consiste en un switch para el paro del sistema motriz y de calefacción acoplado a la regleta de la máquina. La validación de la máquina de fatiga a alta temperatura se realizó utilizando un acero de bajo contenido de carbono y replicando una curva esfuerzo-número de ciclos existente en literatura bajo una temperatura de 400 °C y 4500 RPM.
Abstract
The present research includes the design, manufacture and validation of a rotating fatigue machine for high temperature testing, reaching up to 800 ° C. The equipment was designed considering the requirements of the customer (QFD). The equipment is composed of 6 main systems. For each one of them the design calculations, the detailed drawings, the manufacture and / or selection and finally the assembly were realized. These systems are: 1) Heating system, which reaches a maximum temperature of 800 ° C in its thermal chamber, achieving an aggressive environment for the specimen. The system is programmable and maintains a temperature variation in the thermal chamber of ± 5 ° C. 2) Load system. This system applies a bending moment of 5 to 25 N-m by sliding a counterweight onto an aluminum strip. 3) Lubrication system consists of injecting grease to the bearings continuously and programmed by 3 dosifiers with lines manufactured in Teflon and AISI 304. 4) The cooling system consists of 7 axial fans for the injection and extraction of air at room temperature to cool the driving system by forced convection. 5) The Power System comprises a variable speed engine with maximum speed of 10,000 rpm. The system consists of a cycle counter, 3 bearings for high temperature and a shaft of AISI 310 stainless steel, mainly. 6) The Automatic Shutdown System consists of a switch for stopping the power and heating system coupled to the counterbalance strip. The validation of the fatigue machine at high temperature was performed using low carbon steel and replicating an existing curve-number curve in the literature under a temperature of 400 ° C and 4500 RPM.
