fatiga

CARACTERIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ALUMINIO 7075-T651

3. LA FATIGA
La fatiga es un proceso de degeneración de un material sometido a cargas
cíclicas de valores por debajo de aquellos que serían capaces de provocar
su rotura mediante tracción. Durante dicho proceso se genera una grieta
que, si se dan las condiciones adecuadas crecerá hasta producir la rotura
de la pieza alaplicar un número de ciclos suficientes. El número de ciclos
necesarios dependerá de varios factores como la carga aplicada, presencia
de entallas…
Si bien no se ha encontrado una respuesta que explique totalmente la fatiga
se puede aceptar que la fractura por fatiga se debe a deformaciones
plásticas de la estructura de forma similar a como ocurre en deformaciones
monodireccionales producidaspor cargas estáticas, con la diferencia
fundamental de que bajo cargas cíclicas se generan deformaciones
residuales en algunos cristales.
Incluso bajo cargas pequeñas pueden aparecer estas bandas de
deslizamiento, aumentando con el número de ciclos llegando a provocar la
aparición de una fisura. Este proceso inicial, que se puede denominar
nucleación, se da preferentemente en granos próximosa la superficie
produciendo los efectos de intrusión y extrusión, facilitando la existencia de
la intrusión la propagación de la grieta debido a la tracción.
También puede iniciarse el proceso en puntos que presenten algún tipo de
irregularidad como inclusiones, discontinuidades superficiales, etc.
La siguiente fase es la de crecimiento de grieta que puede dividirse a su vez
en dos fases.La primera fase supone el crecimiento de una grieta corta en
pequeñas distancias del tamaño de pocos. En esta fase, dado que el
tamaño de la grieta es comparable al de los elementos característicos de la
microestructura del material, dicha microestructura (tamaño de grano,
orientación de los mismos…) afecta en gran medida al crecimiento de la
grieta.
La segunda fase consiste en un crecimientode la grieta normal al plano
principal de tensiones. En este caso de grietas más largas la
microestructura del material afecta en menor medida al crecimiento de la
grieta dado que la zona de plastificación creada por el propio crecimiento de
la grieta es mucho mayor que las dimensiones características de la
microestructura.

JOSÉ MANUEL ESCACENA VENTURA

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Fig. 3-1. Bandas de deslizamiento y fases de crecimiento de una grieta.

La nucleación junto con la fase I suele denominarse proceso de iniciación
de la grieta, denominándose a la fase II propagación de la grieta. En la
siguiente imagen pueden observarse claramente ambos procesos así como
la superficie de la rotura final por tracción.

Fig. 3-2.Superficie de rotura por fatiga.

No es posible poner un límite claro entre las longitudes de grieta de
iniciación y propagación ya que éstas dependerán de cómo se definan.
Para fatiga a alto número de ciclos (por encima de los 10.000) la mayor
parte de la vida del material corresponde al proceso de iniciación. Por el
contrario, para fatiga a bajo número de ciclos (por debajo de 10.000), lamayor parte de la vida del material transcurre durante el proceso de
crecimiento.

JOSÉ MANUEL ESCACENA VENTURA

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En procesos de daño por fatiga bajo esfuerzos axiales o de flexión pueden
aparecer unas marcas en la superficie de rotura de forma más o menos
circular y centradas en el punto de inicio de lagrieta delimitando claramente
varias zonas. Cada una de estas marcas indica el punto en que finaliza un
proceso de carga y se inicia el siguiente. Además, dentro de estas zonas
aparecen otras marcas menos acentuadas que corresponden a cada uno de
los ciclos de carga.
El daño por fatiga dependerá tanto del número de ciclos de carga
comprendido en cada uno de estos procesos de carga así como de...