Materiales para la fabricación de engranajes & Acero para herramientas
Los materiales de las cajas de cambios de competición fallan debido a una combinación de sobrecarga mecánica, desgaste, fatiga y golpes. A pesar de la avanzada ingeniería, las duras condiciones de las carreras llevan a todos los componentes al límite. Las cajas de cambios de competición también deben ser ligeras y cumplir con estrictas restricciones de espacio para mantener una ventaja competitiva. Sin duda, la elección de los materiales adecuados puede ayudar a resolver muchos problemas; sin embargo, el mantenimiento periódico, una ingeniería precisa y una buena técnica de conducción también son fundamentales para garantizar la fiabilidad.
Los aceros utilizados para fabricar componentes en cajas de cambios de competición suelen clasificarse en las siguientes categorías:
| Categoría | Aplicaciones típicas |
| Aceros de cementación | Engranajes |
| Aceros de alta resistencia con temple completo y de nitruración | Anillos y ejes para perros |
| Aceros de resistencia media preendurecidos | Reduce la tensión en los componentes, como las horquillas del selector, los cilindros y los espaciadores |
Causas más comunes de fallos relacionados con los materiales
1. Sobrecarga y picos de par
- Las aplicaciones de competición exigen que la cadena cinemática transmita un par y una potencia muy elevados, por lo que es frecuente que se produzcan situaciones de sobrecarga que superan los límites de diseño habituales de la caja de cambios.
- Las aceleraciones bruscas, los cambios a marchas inferiores agresivos y el patinazo de las ruedas pueden provocar picos de par que dañan los engranajes y los ejes.
Alta resistencia a la tracción (≥1300 MPa)
Alto límite elástico (≥1000 MPa)
Alta tenacidad a la fractura, especialmente en el núcleo
Aceros para cementación
BÖHLER V135 & E108 ofrecen precisamente estas propiedades, ya que conservan un núcleo resistente y tenaz bajo una capa exterior dura. Esto significa que los dientes de los engranajes pueden soportar sobrecargas repentinas.
Gracias a los aceros endurecidos de alta resistencia BÖHLER W460, W360 & V132, se abre un amplio abanico de posibilidades para aumentar la dureza y la resistencia, lo que ofrece a los diseñadores numerosas opciones para mejorar el rendimiento de los componentes y reducir los fallos.
2. Desgaste de los anillos de tracción y los mecanismos de acoplamiento
- Estos componentes se desgastan rápidamente, sobre todo bajo cargas elevadas y con cambios bruscos.
- La mayoría de las cajas de cambios de competición utilizan un sistema de selección por trinquetes (en lugar de sincronizadores) para reducir los tiempos de cambio.
Alta dureza >40 HRC
Profundidades de cementación más elevadas (60–64 HRC) con una profundidad efectiva de 0,8–1.5 mm
Aceros cementados de alta y media resistencia
Los aceros de alto rendimiento ofrecen un sinfín de posibilidades para aumentar la dureza, la resistencia a la compresión& y la resistencia al desgaste en las aplicaciones más exigentes. Si es necesario, la dureza superficial puede aumentarse aún más mediante nitruración.
3. Fatiga y límites de los materiales
- Incluso los materiales de alta gama llegan a sus límites en los entornos de alta exigencia del automovilismo.
- Los ciclos de tensión repetidos provocan fatiga en los engranajes, los ejes y los cojinetes, lo que acaba provocando grietas o fallos catastróficos.
Mayor limpieza: la mayoría de las fallas por fatiga se originan en las inclusiones internas.
Aceros para cementación y temple completo
Los aceros de alto rendimiento de Böhler se suelen refundir utilizando:
- VAR (Refundición por arco al vacío)
- PESR (Refundición electroslag con gas protector)
Estas técnicas de fabricación mejoran considerablemente la pureza de aceros como el BÖHLER V135, el M121 y el E108, al eliminar las inclusiones de óxido &y sulfuro que reducen drásticamente la vida útil a la fatiga de los componentes.
4. Cargas de impacto (choques, bordillos, etc.)
- Los golpes bruscos provocados por bordillos, choques o un juego excesivo en la transmisión pueden generar fuerzas irregulares que dañen la carcasa de la caja de cambios o sus componentes internos
Alta tenacidad a la fractura, especialmente en el núcleo
Aceros para cementación
Los aceros de alta tenacidad, como el BÖHLER M121, presentan índices de tenacidad a la fractura que les permiten soportar impactos sin agrietarse, especialmente a bajas temperaturas o con altas velocidades de deformación.
Aceros de alta y media resistencia mediante cementación Aceros como BÖHLER K600, M238 & V358 están diseñados para ser resistentes y soportar cargas de impacto. Si es necesario, la dureza superficial puede aumentarse mediante nitruración