Ensayo de fatiga
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Ensayo de fatiga. La rotura por fatiga es el fenómeno de rotura de los metales bajo cargas de magnitud repetida o de sentido variable.
Generalidades
La rotura por fatiga puede tener lugar a una tensión inferior no sólo al límite de rotura, sino también al límite de fluencia.
La causa de la fatiga en los metales son los desplazamientos que se originan en los granos cristalinos, orientados en el metal de la manera menos conveniente con respecto a las cargas actuantes.
Los desplazamientos producidos hacen que se formen microgrietas, las cuales, por efecto de una carga repetida o de sentido variable, se abren gradualmente y al extenderse hasta los planos de exfoliación de los granos, se desarrollan a lo largo de este límite.
La superficie de fractura a la fatiga (Fig. 1), presenta dos zonas distintas: externa e interna. La zona externa tiene una superficie de aspecto de porcelana, y es la región de la grieta que se desarrolla gradualmente; la zona interna presenta una estructura granular, y la región de la rotura instantánea.
Resistencia a la fatiga
La capacidad de los metales de resistir a la fatiga se denomina resistencia a la fatiga.
Los fenómenos de fatiga como se ha demostrado experimentalmente, surgen al pasar el límite de la resistencia a la fatiga. Se denomina límite de resistencia a la fatiga el valor máximo de la tensión que puede soportar el material sin que se produzca la rotura, después de cambiar la carga (base) aplicada un número determinado de veces. Para determinar el límite de resistencia a la fatiga las probetas de acero se ensayan a base de 5 000 000 de ciclos, y las aleaciones no ferrosas a base de 20 000 000 de ciclos. Hay una gran cantidad de aparatos especiales para efectuar el ensayo a la fatiga para los casos de deformaciones por flexión, tracción, torsión, etc.
Método de ensayo
Se ha extendido mucho el ensayo a la fatiga, en el cual, la probeta, al girar rápidamente, experimenta una carga de flexión, que produce en ella tensiones de sentidos variables (compresión-tracción), que se repiten constantemente durante el ensayo. Para determinar el límite de resistencia a la fatiga se ensaya una serie de probetas (6-8) preparadas de una misma aleación. Para la primera probeta se establece una tensión, que constituye 0.6ɑb para el acero, y 0.4 ɑb para las aleaciones no ferrosas, la cual se mantiene constante durante todo el tiempo del experimento. Después se lee en el contador el número de ciclos que ha producido la rotura de la probeta. Para la segunda probeta y las siguientes, la tensión se reduce en 2-4 Kg/mm2 según el número de cambios de carga hasta alcanzar el momento de rotura de la probeta antecedente. Como resultado de los sucesivos ensayos se determina la tensión máxima que no produce la rotura de la probeta, la cual será el límite de la resistencia a la fatiga buscado.
Recomendaciones
Un minucioso acabado de la superficie de las piezas importantes aumenta apreciablemente su vida de servicio y por el contrario, las rayas, rebabas, muescas y cambios bruscos de sección en la superficie de la pieza, reducen considerablemente la resistencia a la fatiga del metal. Esto es el resultado de la concentración de las sobrecargas en estas zonas del material.
Fuente
Malishev, G. Nikolaiev, Y. Shuvalov. Tecnología de los metales. Traducido por Editorial MIR, Séptima edición, 1985. 62-64 p.
