Este documento trata sobre la selección de materiales para los elementos principales del sistema de dirección de un vehículo. Analiza los esfuerzos a los que están sometidos el piñón, la cremallera, los brazos de acoplamiento y la rotula. Selecciona el acero F-1120 con un tratamiento superficial de carburación para el piñón y la cremallera, y el mismo acero pero con un tratamiento de pavonado para los brazos de acoplamiento.

1. E.S.P.O.C.H.
FACULTAD DE MECANICA
ESCUELA DE INGENIERIA AUTOMOTRIZ
INGENIERIA DE MATERIALES
Luis Moreira
Cristhian Santander
Robert Ochoa
SEXTO SEMESTRE 19 DE ENERO DE 2009

2. SELECCIÓN DE
MATERIALES PARA LOS
ELEMENTOS DEL SISTEMA
DE DIRECCION
DIRECCION DE CREMALLERA.

3. INTRODUCCION.
En el campo de la industria
automotriz son indispensables los
conocimientos de la ingenieria de
materiales para optimizar el
rendimiento y vida util mediante una
correcta selección del material de
acuerdo a sus caracteristicas y los
esfuerzos a los que sera sometido
durante su funcionamiento.

4. OBJETIVOS:
Realizar el analisis de los esfuerzos a
los que estan sometidos los
principales elementos del sistema de
direccion.
Realizar la selección del material
para dichos elementos.
Tener en cuenta los parametros para
la selección de los materiales.

5. PARAMETROS PARA LA
SELECCIÓN DE MATERIALES:
Esfuerzos.
Caracteristicas del material.
Presupuesto.
Accesibilidad mercantil.

6. LA DIRECCION EN EL
VEHICULO

7. ESTUDIO DEL SISTEMA DE
DIRECCION
El sistema de direccion es un
conjunto de elementos cuya mision
es la de transformar el movimiento
de giro que proporciona el conductor
a desviacion angular en las ruedas
delanteras con la finalidad de que el
vehiculo obtenga la direccion
deseada por el conductor.

8. CUALIDADES QUE DEBE
REUNIR:
Seguridad
Facilidad
Suabidad
Comodidad
Presicion
Estabilidad

9. PARTES PRINCIPALES DEL
SISTEMA EN ESTUDIO

10. MATERIAL DE LA COLUMNA DE
DIRECCION
Acero F-1110.-
AISI/SAE 1017
CARBONO:
0.1% - 0.2%
RESISTENCIA:
38-48 Kg/mm2
Baja resistencia a
la comprecion.

11. CAJA DE DIRECCION DE
CREMALLERA.
Transforma movimiento circular a
movimiento lineal.
Formado por un piñon o tornillo sin
fin y cremallera.

12. PUNTOS CRITICOS.
Cargas aplicadas a dientes
helicoidales y cremalleras en los
instantes que se produce el
movimiento.
Rozamiento debido al continuo
trabajo del sistema.
Fatiga por el frecuente uso del
mecanismo.

13. Efecto de torsión en la parte superior
del piñon debido a la oposicion que
presenta el desplazamiento de la
cremallera.

14. SELECCIÓN DE MATERIALES
El piñon y la cremallera deben tener
un material de caracteristica
similares para igualar el desgaste.
Acero F-1120.- AISI/SAE 1023
Acero suave.
Carbono: 0.2% a 0.3%
Facil de mecanizar
Resistencia: 48 a 55 Kg/mm2
Buena tenacidad.

15. OPTIMIZACION.
Este material posee bajas
caracteristicas mecanicas.
Se le aplicara un tratamiento superficial
(gas de carburacion).
Se someten los componentes en un
horno en contacto con gases (metano,
hidrocarbonatos) a 927ºC
El carbono se difunde por dentro de la
superficie, obteniendo asi superficies
enduresidas de alto contenido de
carbono.

16. Con el tratamiento superficial se
alargara la vida util del material
debido al desgaste.
Pero con ayuda del lubricante (grasa
calcica) se protegera aun mas las
superficies del piñon y de la
cremallera contra el desgaste.

17. BRAZOS DE ACOPLAMIENTO.
Son los encargados de transmitir el
movimiento de la cremallera hasta
las ruedas.
Estan sometidos a una leve traccion
y comprecion al momento de
transmitir el movimiento sus
extremos son roscados para alojarse
en las rotulas.

19. SELECCIÓN DEL MATERIAL.
Acero F-1120.- AISI/SAE 1023.
Tratamiento superficial.-Pavonado
que proporciona una pelicula
protectora contra la corrosion (de
color negro).

20. ROTULA.
Elemento encargado
de conectar el
extremo del brazo de
acoplamiento con la
rueda.
Su esfera va alojada y
engrasada en
casquillos de acero,
con un fuelle que
mantiene la grasa
dentro de la rotula.