Ensayo de Fatiga

Ensayo de Fatiga
La fatiga de los materiales se da cuando se ejercen fuerzas repetidas aplicadas sobre el material creando pequeñas grietas que pueden llegar a producir una ruptura del material. Es un fenómeno muy importante, ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%). Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompecon 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.).
La falla por fatiga comienza con la formación de una pequeña grieta o fractura que se inicia en un punto (foco), donde existe u n alto valor del esfuerzo(concentrador de esfuerzos). Una vez iniciada la fractura, esta se propaga hasta que la sección resistente de la pieza disminuye a tal grado, que acontece la ruptura. La superficie de la pieza fracturada por fatiga, normalmente presenta dos zonas claramente definidas: una zona lisa que corresponde a la zona de propagación de la fisura y una zona granulada que corresponde a la propagación de lafractura final.
Objetivos del Ensayo de Fatiga
Analizar el comportamiento de los materiales metálicos al ser sometidos a un esfuerzo de fatiga flexionante.
Reconocer y determinar de manera práctica las distintas propiedades mecánicas de los materiales sometidos a esfuerzos de fatiga.
Construir e interpretar la gráfica Esfuerzo S-N (esfuerzo - ciclos) correspondiente al material que se le realiza laprueba.
Determinar la carga necesaria para poder identificar una falla por fatiga en el material.
Máquinas de ensayo de fatiga

Existen varios tipos de ensayos para determinar la vida a fatiga de un espécimen. El más empleado es el de viga rotatoria; este puede ser realizado bien sea con la máquina de Moore o la de tipo viga en voladizo. Las figuras 10 (a) a 10 (d) presentan los modelos de máquinasde ensayo de fatiga por flexión rotativa. Otros modelos como los elaborados por la casa Instron, adjuntan la función de fatiga por tensión axial a las máquinas universales de tracción.



En la figura 10 c puede observarse que la flexión es producida por un cilindro hidráulico, a diferencia del modelo de Moore en el cual, la flexión se da mediante unas pesas.

En los ensayos de fatiga por flexiónrotativa, se aplica una carga de flexión al espécimen. Seguidamente, se enciende el motor; este gira a un determinado número de rpm. Transcurrido un cierto tiempo, la probeta rompe, y es entonces cuando se toma el valor del número de ciclos y el esfuerzo al cual la probeta rompió para construir el diagrama S-N.

Curva S-N
Estas curvas se obtienen a través de una serie de ensayos donde una probetadel material se somete a tensiones cíclicas con una amplitud máxima relativamente grande (aproximadamente 2/3 de la resistencia estática a tracción). Se cuentan los ciclos hasta rotura. Este procedimiento se repite en otras probetas a amplitudes máximas decrecientes.
Los resultados se representan en un diagrama de tensión, S, frente al logaritmo del número N de ciclos hasta la rotura para cadauna de las probetas. Los valores de S se toman normalmente como amplitudes de la tensión .
Se pueden obtener dos tipos de curvas S-N. A mayor tensión, menor número de ciclos hasta rotura. En algunas aleaciones férreas y en aleaciones de titanio, la curva S-N se hace horizontal para valores grandes de N, es decir, existe una tensión límite, denominada límite de fatiga, por debajo del cual la roturapor fatiga no ocurrirá
Durante el ensayo se somete a la pieza a tensiones alternas hasta el fallo de la misma, definiéndose la tensión alterna como la mitad de la diferencia entre la tensión máxima y mínima aplicadas durante un ciclo ( y respectivamente).
El número de ciclos que define la vida total de un componente sometido a cargas cíclicas es la combinación entre el número de ciclos...