El brazo y cucharon de una excavadora hidráulica está diseñado para aplicaciones de movimiento de tierra de servicio pesado y alta producción, por lo cual está sometido a diferentes tipos de esfuerzos. La mayor parte de estas fuerzas están aplicadas en los puntos de articulación, por lo cual van a sufrir un desgaste, tanto en el agujero del brazo como en las  orejas del cucharon. Este desgaste es uno de los problemas más comunes en la gran mayoría de maquinarias.Los materiales de los cuales se fabrican estas piezas no necesariamente son los mejores del mercado, por lo cual mediante diferentes características de estos y su disponibilidad se puede determinar las optimizaciones necesarias para lograr una mayor eficacia y eficiencia en conjunto con el operador.

Darle mantenimiento a las orejas de montaje es el más sofisticado y complejo que se realiza debido a la exactitud que debe existir en los diámetros de las orejas y la concentricidad que debe haber entre ellas. Para ello se realiza un proceso de Line Boring (barrenado) con un diámetro mayor como se muestra en la gráfica 2, el diámetro mayor es necesario debido a la capa de soldadura que se le va a aplicar posteriormente la cual va a ser nuevamente barrenada(grafica 3) para obtener un diámetro nuevo pero exacto y concéntrico para ambas orejas.

Gráfica: diagrama de articulación

El proceso es tedioso debido a que a cada instante se debe controlar el diámetro que se obtiene, este diámetro es igual al del nuevo pin. Luego de lograr el diámetro exacto se realiza el corte de acabado para darle la rugosidad necesaria a las orejas. Finalmente se retira el exceso de soldadura y se realiza el pintado y cebado de la articulación y se vuelve a armar alineando el brazo con las orejas e introduciendo el nuevo pin.

Gráfica de medición

6.- ESTADO DEL COMPONENTE EVALUADOEl brazo delantero y el cucharon cumplen la función de soportar la carga que levantara la excavadora, por lo cual el material del cual están hechos debe ser capaz de soportar tales esfuerzos. Asimismo en la articulación del brazo, que une a este con el cucharon, se encuentra un cojinete denominado bocina, la cual está fabricada de una aleación de bronce. Para unir el brazo con el cucharon se necesita un Pin el cual debe ser desechado debido a que ha sufrido deformaciones y no puede ser recuperado. A continuación se procedió a determinar mediante catálogos los materiales de las cuatro piezas mencionadas.

Material del brazo y cucharon

Acero resistente al desgaste BRINAR®450Estado de Suministro: Aleado, templado y revenidoDureza: 410 – 490 HBW (Norma ISO 6506 – 1)Dureza nominal: 400 HBW

Gráfica de acero otero

Material de la bocina

 Bronce plomo SAE 660

Gráfica de acero otero

Material del Pin

Acero SAE 1045

Gráfica de aceros Arequipa

7.- SOLUCIÓN

Ante los problemas detectados de la articulación entre el brazo y el cucharon se decidió reemplazar a la bocina desgastada por un material más resistente a la fricción, corrosión y desgaste debido a los trabajos de maquinaria a altas velocidades. De igual forma se debe determinar el nuevo material del pin para darle una mayor resistencia y tiempo de uso que el anterior. Luego de haber revisado los catálogos de fabricantes y analizar sus propiedades de cada uno de ellos se determinó el material más adecuado para cumplir esa función.

Material de la bocina:

Bronce plomo SAE 64

Equivalencias: SP – 37 / UNS C937

 Gráfica de aceros Otero

Se seleccionó este material debido a que posee mayor porcentaje de plomo y estaño en su composición, lo cual brinda mayor resistencia al desgaste y una cualidad antifricción mayor.

Material del Pin 

AISI 1045

Gráfica de aceros bohler

Este acero posee mayor resistencia a la tracción y dureza por lo cual es una mejor elección para optimizar el rendimiento del Pin.

Selección del mejor electrodo

Las orejas del cucharon soportan constantes esfuerzos, causando que la medida de los diámetros varíen y se pierda la concentricidad de los agujeros de las orejas por lo cual se debe seleccionar el mejor tipo de electrodo para realizar el recubrimiento y rectificación de los agujeros así como brindar una superficie resistente al desgaste. Luego de haber analizado los catálogos de electrodos se determinó cual es el más adecuado para trabajar

Gráfica de aceros Otero

El electrodo CITODUR 350 es el más indicado para este trabajo debido a que brinda una mayor resistencia a la abrasión y al desgate metal-metal, del mismo modo posee una dureza semejante a la del material de las orejas del cucharon, lo cual es beneficioso.

CITODUR 350

DIN 8555 C Mn Si CrE 1 – UM -

400 0.2 0.2 0.14 2.9

Características:

        Electrodo de revestimiento básico que deposita un acero de baja aleación.        Electrodo de deposición, rápida que produce superficies tenaces, maquinables y de

dureza intermedia, permitiendo resistir golpes y abrasión moderados.     Los depósitos se auto endurecen con el trabajo en frío, obteniendo durezas de hasta 40

HRc.        Por su composición química este electrodo puede utilizarse en más de 3 pases, sin peligro

de desprendimiento o fisuraciones, en caso de ser usado como base o colchón.

Propiedades Mecánicas:

DUREZAROCKWELL C 27 – 30

BRINELL 276 – 300VICKERS 275 – 300

Aplicaciones:

·    En general, para recuperar piezas que sufren desgaste por abrasión y golpes moderados, así como por fricción metálica.

·    Usado como base para la aplicación de algún recubrimiento protector.·    Muy usado en partes de equipos pesados que sufren desgaste para recuperación de

sprockets (catalinas), carriles, pistas de deslizamiento, etc.·    En la minería tiene una diversidad de usos, principalmente cuando se quiere bajar costos

de recuperación antes de aplicar los recubrimientos especiales.·    Con frecuencia usada en recuperación de ruedas de carros mineros.·    Dentro de las diversas aplicaciones tenemos:·   Reconstrucción de ejes, rodillos, orugas, ruedas dentadas y engranajes, impulsores de

bombas, rodillos transportadores.

http://excavadoracat-320dl.blogspot.pe/2013/12/desgaste-en-articulacion-de-una.html