Limites de fatiga

Limite de Fatiga:
Para la mayoría de los metales existe un esfuerzo crítico, por debajo del cual la rotura sólo se produce al cabo de un considerable período o número de ciclos. Dicho esfuerzo crítico, expresado en N/mm2, se denomina límite de fatiga.
No obstante, debe recalcarse que el límite de fatiga es el número límite, es decir, a esa tensión cíclica el material no se fracturaría
Fatigade materiales
En ingeniería y, en especial, en ciencia de materiales, la fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente serompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sola flexión es muy grande. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes (puentes, automóviles, aviones, etc.). Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensión menor que la resistencia a tracción o el límite elástico para una carga estática, y aparecer sinprevio aviso, causando roturas catastróficas. Es un fenómeno muy importante, ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%), aunque también está presente en polímeros (plásticos), y en cerámicas.



Factor por acabado superficial Ka.
El estado de la superficie de la sección analizada tiene gran influencia sobre su resistencia a la fatiga. En estesentido, deben ser considerados varios factores que son tenidos en cuenta en el referido coeficiente general de la superficie Ka.
El primer factor, cuya influencia es evidente, es la estructura geométrica de la superficie. Las muescas del maquinado, producidas por las herramientas, actúan como micro entalladuras, que provocan concentraciones de esfuerzos de manera similar a las macro-entalladuras. Sinembargo, la influencia del maquinado no se limita a la geometría de la superficie; el corte mecánico de metales está acompañado por deformaciones plásticas de la capa superficial.

Factor por tamaño. Kb
La resistencia de los aceros decrece con el aumento del tamaño de las piezas. Este fenómeno ha sido verificado prácticamente y tiene varias causas.
Como primera causa puede ser citada lasdiferencias estructurales que pueden ser observadas en las piezas de materiales laminados o forjados de menor tamaño que sufren deformaciones plásticas y mejoran su resistencia. Adicionalmente, los elementos fundidos tienen los cristales tanto mayores, cuanto mayores son sus tamaños, y por consiguiente menor resistencia. También en una pieza de mayor tamaño, la cantidad de lugares localmentedebilitados, que pueden dar inicio a las grietas de fatigas es mayor, y la probabilidad crece. Valores del factor por tamaño Kb pueden ser obtenidos de la figura 9.

Factor por temperatura Kd.
Los valores extremos de temperatura de operación afectan los límites de fatiga del acero. Sin embargo, para un rango de temperatura de trabajo entre -30°C y 120°C las características de la mayoría de los aceros sonprácticamente constantes. En cambio para temperaturas mayores es recomendable disminuir los esfuerzos límites del acero empleando los valores del factor Kd dados en la siguiente tabla 6.
Tabla 6.- Factor por temperatura .
Temperatura
(oC)
300
350
400
450
500
550
600

0,975 0,927 0,922 0,844 0,766 0,670 0,540
Para T = 30 … 120 oC tomar

Factor diversos Ke.
Debe sertenido en cuenta que el esfuerzo límite por fatiga es determinado generalmente para un número de ciclos de carga igual a 106 en el caso del acero, valor para el cual se observa la recta asintótica que marca la definición del limite por fatiga. Por ello, en aquellos casos donde se prevé que los árboles y ejes soporten una cantidad de ciclos de carga inferior al número básico Nb = 106, es conveniente,...