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Se determinó la falla de un tornillo fabricado de acero AISI 4140 empleado en la culata de un motor de combustión interna a través de la mecánica de fractura. Para las cargas aplicadas sobre el tornillo se observa que cuando esta alcanza un valor de 2 056 565,96 N, entonces la carga axial teórica a la que está expuesto el perno es de 513 296,05 N; donde va a incidir con mayor influencia en un tamaño crítico de grieta de 6,2 mm. La carga se distribuye principalmente en las primeras tres cuerdas donde la primera ocupa alrededor del 55 % de la carga, la segunda el 25 % y la tercera el 15%; la tensión máxima en el tornillo es de 1 796 MPa.

Se restablecieron los parámetros de diseño de una rueda dentada cilíndrica de dientes rectos del torno 16K20. Esta pieza hecha de acero 40XH, juega un papel fundamental en el funcionamiento del torno pero debido a los años de explotación ha sufrido desgaste en sus dientes, como resultado de la fricción que ocurre en la transmisión influenciado por el exceso de trabajo e inadecuada lubricación que han provocado la variación de los parámetros del diseño de los dientes de la rueda. Se caracterizó de forma geométrica y constructiva la pieza determinando los requisitos dimensionales como sus tolerancias, rugosidad superficial, determinando su calidad, errores de forma y posición, grado de posición y de tolerancia, así como las pulsaciones que están presentes en la misma. Se muestran los cálculos de resistencia a los esfuerzos a los que está sometida la pieza de flexión y contacto. Como resultado de estos cálculos se determinan las causas del fallo de la rueda dentada cilíndrica de dientes rectos del torno 16K20 de la Empresa Mecánica del Níquel (EMNI) del municipio Moa.

Se determinó el comportamiento a la fatiga en un tornillo de acero micro aleado AISI 4140 empleado en la culata del motor de combustión interna MAN B&W a través del Método de los Elementos Finitos. A partir de tamaño crítico de grietas de 4,2; 6,2; 8,1 y 21,6 se estableció la metodología de cálculo donde se consideró la carga distribuida de contacto y de rozamiento, las solicitaciones, el esfuerzo normal y el de corte, para determinar el fenómeno de la fractura en el tornillo. Se comprobó que la falla por fatiga del tornillo inicia con tensiones de Von Misses mínimas de 401,8 MPa; las cuales se incrementan hasta un valor máximo de 1 796 MPa; provocando la falla por fractura en los primeros filetes de rosca. La carga aplicada de 2 369 149,4 N; genera un esfuerzo cortante máximo de 104,55 Nm2, siendo este el pico máximo de resistencia antes que se produzca el fallo por fractura y que al ejercer una fuerza de 297 918,52 N; inicia un cambio en el límite elástico de este acero con la propagación de grietas, siendo el valor de 6,2 mm, la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas con incremento de la deformación.

This paper proposes the development of a 3D numerical model of the casing-cement-formation system to evaluate the mechanical tensile and shear failure of the cement at the casing-cement interface as the pressure and temperature conditions of the formation and borehole vary during production. The numerical model which includes the formation pressure, unlike others proposed, was designed by stages under finite element discretization and validated by analytical models. Results show that increasing the formation temperature increases the probability of tensile and shear failure in the cement, while increasing the wellbore temperature decreases these probabilities. On the other hand, the decrease in the well pressure reduces the probability of shear failure and increases the tensile failure. In the case of formation pressure, the opposite occurs. [ABSTRACT FROM AUTHOR]