Análisis de fallas y modelado virtual de cuchillas utilizadas en maquinaria de mecanización agrícola. - Espol (2018)
Las cuchillas para el corte de caña de azúcar al momento de la cosecha, deben cumplir con especificaciones de ingeniería de desempeño, las que están sometidas a ambientes agresivos como el tipo de terreno, surco y diversidad de caña de azúcar. Durante la visita en los campos del ingenio azucarero San Carlos S.A., se apreció que las cuchillas presentan desgaste excesivo en el filo y fractura de las mismas; por lo que se consideró realizar un análisis exhaustivo de los factores que provocan la falla y plantear correctivos para minimizarla. Se tiene una muestra de cuatro proveedores de cuchillas, para su análisis se tiene dos procedimientos: caracterización del material y de diseño. Para la caracterización de material se dio uso de normas estandarizadas para ensayos destructivos y no destructivos. Los resultados mostraron los materiales empleados para la fabricación de las cuchillas fueron aceros de bajo-medio contenido de carbono con adiciones de Si, Mn y Cr. La microestructura presentó dos fases: ferrita y martensita (predominante) y una dureza de 41±3 HRC y la resistencia a la fluencia y resistencia máxima se encontraron en el orden de 1392 MPa a 1528 MPa y 1542 MPa a 1667 MPa, respectivamente. Los ensayos no destructivos determinaron la ubicación de la falla en los agujeros de la cuchilla y la variación de espesores debido al desgaste. Para caracterización de diseño de estableció el modelo matemático según el comportamiento de operación de la cuchilla al momento de la cosecha, se analizaron casos en el que intervienen solo el corte de la caña, obteniendo valores de factores de seguridad mayores a uno, lo que indica que tendrá vida infinita, siendo más críticos los casos donde la cuchilla es impactada por una piedra, para los cuales el factor de seguridad calculado fue inferior a uno.