preparatoria

11. Ensayo de fatiga
Un ensayo de fatiga es aquel en el que la
pieza está sometida a esfuerzos variables en
magnitud y sentido, que se repiten con cierta
frecuencia. Muchos de los materiales, sobre
todo los que se utilizan en la construcción de
máquinas o estructuras, están sometidos a
esfuerzos variables que se repiten con
frecuencia. Es el caso de los árboles de transmisión, los ejes,las ruedas, las bielas, los
cojinetes, los muelles,... Cuando un material está sometido a esfuerzos que varían de
magnitud y sentido continuamente, se rompe con cargas inferiores a las de rotura
normal para un esfuerzo de tensión constante.
Si a un material se le aplican tensiones repetitivas (cíclicas) de tracción,
compresión, flexión, torsión, etc., comenzaremos por medir los valores de losesfuerzos a que están sometidas las piezas
– El valor máximo de la tensión a que esta sometida
– El valor mínimo de la tensión
– La diferencia entre el valor máximo y mínimo
– El valor medio (σmed)
Existe un valor de ΔσF por debajo del cual no se produce rotura por fatiga. Es
el límite de fatiga. La carga de fatiga es repetitiva (cíclica) y posee un valor máximo y
mínimo en cada ciclo.Pues bien, la diferencia entre ambos valores (ΔσF) es el límite de
fatiga, independientemente del número de veces que se repite la acción.
En el gráfico, se observa uno de los ciclos de los esfuerzos variables a los que
está sujeto el material. Estos ciclos se repiten, aunque no necesariamente deben ser
iguales. Si la diferencia entre el esfuerzo máximo (σmax) y el esfuerzo mínimo (σmin) quesufre la pieza en un determinado ciclo supera el valor (ΔσF), entonces se corre el
riesgo de rotura si este fenómeno se repite durante varios ciclos.
12. Ensayos de dureza
A. Ensayos de dureza al rayado
– Escala de Mohs: Establecida sobre 10 materiales, donde cada uno de ellos es
rayado por el siguiente en la escala. Es poco fiable.
1. Talco 3. Calcita 5. Apatito 7. Cuarzo 9. Corindón
2. Yeso4. Fluorita 6. Ortosa 8. Topacio 10. Diamante
F– Escala de Martens: Un cono de diamante raya la superficie del material cuya
dureza se quiere medir. La dureza del material será inversa a la anchura de
la raya.
B. Ensayos de penetración
Se trata de medir la resistencia que ofrece un material a ser penetrado por una
pieza llamada penetrador.
1. Ensayo de Brinell
Utiliza como penetrador unaesfera de acero templado de
gran dureza a la que se aplica una carga preestablecida. En
función del diámetro de la huella se calcula la dureza del
material.
Este ensayo se utiliza en materiales blandos y/o muestras
delgadas.
La unidad de un material según este ensayo viene
determinado por la grados Brinell (HB). Se mide en kp/mm2
HB=
F
S
siendo F = La fuerza aplicada sobre la superficiedel material (en Kp)
S = Superficie de la huella que deja el penetrador sobre la superficie (en mm2
)
La superficie de la huella es
S = πDf
siendo D = Diámetro de la bola (en mm)
f = profundidad de la huella (en mm)
Cuando se toma una medida con este método, se registra siguiendo una notación
estándar. Veamos un ejemplo:
115 HB 5/270/32
Tiempo de aplicación (segundos)
Carga (enkilopondios)
Diámetro de la bola (en mm)
Unidades Brinell
Grado de dureza (kp/mm2
)
La superficie de la huella se puede colocar en función del diámetro de la bola y
del diámetro de la huella en la superficie del material.S=
· D · D
2−d
2
)
1
2
)
2
D = Diámetro de la bola (mm)
d= diámetro del casquete de la huella esférica (mm)
2. Ensayo Vickers
Utiliza como penetrador una pirámideregular de base
cuadrada. Es más utilizado que el anterior, puesto que la gama
de materiales a ensayar es más alta (materiales de alta
dureza).
Los espesores de las piezas pueden ser muy pequeños, en
cambio con el ensayo Brinell no ocurre tal hecho.
Las cargas utilizadas por tal procedimiento son muy
pequeñas (de 1 a 120 kg). En cambio con el ensayo Brinell se
utilizan cargas de hasta 3000...