Maquinas

FRACTURAS POR FATIGA[1]

TEORIAS DE FALLA POR FATIGA
 
 
Fatiga de materiales, deterioro progresivo de los metales que termina produciendo su rotura. La fatiga se produce cuando se aplica un esfuerzo repetitivo al metal. La deformación de un material o un objeto como resultado del esfuerzo se denomina fluencia. El esfuerzo de fatiga de una aleación corriente de acero es de alrededor de un50% del esfuerzo límite y de un 75% del esfuerzo elástico, pero puede ser mucho menor en el caso de los aceros más duros tratados térmicamente. Si el esfuerzo elástico de una viga de metal es por lo general 450.000 N, puede resistir durante siglos un esfuerzo continuo de unos 410.000 N sin que se produzca una deformación apreciable. Un esfuerzo de 360.000 N aplicado y eliminado de forma cíclicapodría causar un defecto por fatiga tras millones de aplicaciones. La fatiga no resulta relevante en estructuras de ingeniería civil, en las que el esfuerzo es continuo, pero las piezas de un motor que gira a 3.000 revoluciones por minuto pueden recibir un esfuerzo varios millones de veces en pocas horas. Los fallos producidos por la fatiga constituyen la mayoría de los daños estructurales que seproducen en aparatos con funcionamiento cíclico, como por ejemplo los motores. Los ingenieros de diseño deben tener en cuenta el esfuerzo de fatiga de una máquina, en lugar del esfuerzo elástico o el esfuerzo límite.
La fatiga de los metales es un problema conocido desde la II Guerra Mundial y que tiene mucha importancia en la industria del transporte aéreo. El aumento de la presión en los vuelos conmucha carga a alta velocidad y gran altura causa problemas a los ingenieros, sobre todo durante el diseño de las alas y los motores. Se desconocen los cambios estructurales exactos que se producen como consecuencia de la fatiga. El daño comienza, por lo general, en el punto donde se concentra la presión y se propaga a lo largo de las capas intercristalinas del metal. La rotura suele presentarestructura cristalina ordinaria excepto en los puntos en que las superficies se han suavizado al rozarse entre sí después de que la rotura comenzara. El término fatiga no es del todo correcto, dado que los momentos de FATIGA EN LOS MATERIALES
El comportamiento de los materiales metálicos en régimen estático es ampliamente conocido y la totalidad de las propiedades necesarias para el diseño estánperfectamente caracterizadas (por ejemplo: esfuerzos de fluencia, resistencia a la ruptura, elongación, módulo de Elasticidad, etc.). Desde el punto de vista de diseño estático es suficiente con estos datos de partida para realizar proyectos, ya que se conocen las características de los materiales. Sin embargo, cuando una pieza se somete a esfuerzos variables por efecto de que las fuerzas actuantes lohagan, o por movimientos de la propia pieza, tanto los procedimientos de diseño estático como las propiedades estáticas del material pierden su valor, debido a que las piezas fallan por haber sufrido un determinado número de ciclos de trabajo. En general, las fallas se producen muy por debajo de los esfuerzos que se pueden considerar aceptables en diseño estático y de forma repentina, sin sufrirninguna deformación que advierta acerca del fallo del material.
Este fenómeno por el cual los materiales pierden resistencia cuando están sometidos a ciclos de esfuerzos variables en el tiempo, se denomina, "Fatiga". Esta ocurre porque hay deformaciones plásticas cíclicas que provocan cambios irreversibles en la dislocación de la micro estructura de los materiales. En 1860, Wöhler desarrollódiversas máquinas de ensayo para el estudio sistemático del fenómeno. De los ensayos de Wöhler, se pueden extraer dos conclusiones:
• la primera que las fuerzas necesarias para provocar la ruptura con cargas dinámicas son inferiores a las necesarias en el caso estático, y
• la segunda que existe un umbral por debajo del cual las probetas no se rompen, de hecho se conoce como el límite de fatiga....