EN LA MAYORÍA DE LOS CASOS, LOS
ELEMENTOS DE MÁQUINAS QUEDAN SOMETIDAS A UNA ACCIÓN DINÁMICA DE
DIRECCIÓN E INTENSIDAD VARIABLES Y SE HA COMPROBADO QUE MUCHOS ELEMENTOS
SOMETIDOS LARGO TIEMPO A ESFUERZOS VARIABLES SE FRACTURAN BÁSICAMENTE,
SIN CAUSAR DEFORMACIONES PERMANENTES VISIBLES CON CARGAS MÁS BAJAS QUE
LAS QUE PRODUCIRÍAN EN ROTURA POR ESFUERZOS ESTÁTICOS.
DEFINICIÓN: ROTURA POR FATIGA
SE DA COMO CONSECUENCIA DE ESFUERZOS REPETIDOS Y VARIABLES DEBIÉNDOSE A
UN DESMEMIZAMIENTO DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA, CON EL CONSIGUIENTE
DESLIZAMIENTO PROGRESIVO DE LOS CRISTALES, CON PRODUCCIÓN DE CALOR.
EL ASPECTO DE LAS PIEZAS ROTAS
POR FATIGA PRESENTAN EN SU SUPERFICIE DE ROTURA DOS ZONAS CARACTERÍSTICAS
QUE SON:
-
UNA ZONA LISA, DE ESTRUCTURA
FINÍSIMA Y BRILLANTE: LA ROTURA POR FATIGA SE DA DESPUÉS DE UN PERIODO
RELATIVAMENTE LARGO.
-
UNA ZONA DE CRISTALES GRANDES, O
DE ESTRUCTURA FIBROSA: CUANDO LA ROTURA POR FATIGA SE DA INSTANTÁNEAMENTE
DEBIDO A LA DISMINUCIÓN DE SECCIÓN.
LAS CIRCUNSTANCIAS QUE INFLUYEN
EN LA ROTURA POR FATIGA DE UN MATERIAL METÁLICO SON:
-
ESTADO DE LA SUPERFICIE: EL
ESTADO DE ESTA TIENE GRAN IMPORTANCIA SOBRE LA ROTURA POR FATIGA.
-
VARIACIONES DE SECCIÓN: EL
LÍMITE DE FATIGA SE REDUCE POR LOS CAMBIOS BRUSCOS DE SECCIÓN NO
ACORDADOS CON RADIOS AMPLIOS, ENTALLADURAS DE CUALQUIER OTRA CLASE.
-
TEMPERATURA: EN CASI TODOS LOS
MATERIALES METÁLICOS EL AUMENTO DE TEMPERATURA POR ENCIMA DE CIERTO
VALOR, DISMINUYE EL LIMITE DE FATIGA.
-
TRATAMIENTOS TERMICOS: LAS
TERMONES INTERNAS PROVOCADAS POR TRATAMIENTOS TERMICOS, CREAN
LOCALIZACIÓN DE ESFUERZOS QUE PUEDEN ORIGINAR FISURAS.
-
HOMOGENEIDAD DE LA ESTRUCTURA
CRISTALINA: CUANDO LA ESTRUCTURA NO ES HOMOGÉNEA PUEDE SUCEDER QUE LOS
CRISTALES MÁS PEQUEÑAS, SE ACUÑEN ENTRE LAS MÁS GRANDES, ORIGINANDO
FISURAS Y LA CONSIGUIENTE DISMINUCIÓN DE SECEM.
-
CORROSIÓN: CUANDO LA CORROSION
EXISTE NO TIENE TANTO PROBLEMA., PERO SI VA ACTUANDO, CADA PUNTO DE
CORROSION SE CONVIERTE COMO SI FUERA UNA ENTALLE REBAJANDO NOTABLEMENTE EL
LÍMITE DE FATIGA.
DIAGRAMA DE WOHLER
CON OS RESULTADOS OBTENIDOS, O
SEA HABER ENSAYADO VARIAS PROBETAS BAJO CARGAS DIFERENTES, SE TRAZA UN
DIAGRAMA, SITUANDO EL S ( ESFUERZO) EN LAS ORDENADAS Y N ( # DE CICLOS) EN
LA ABSCISA; PARA ÉSTAS HAY QUE EMPLEAR UNA ESCALA LOGARÍTMICA, YA QUE SE
TRATA DE NÚMEROS MUY GRANDES, SUPERIORES A 106.
EL DIAGRAMA DE WOHLER RELATIVO A
ACEROS AL CARBONO DESCIENDE RÁPIDAMENTE Y LUEGO VA FORMANDO UNA CURVA QUE
TIENDE A PONERSE PARALELA AL EJE DE ABASCISAS DESPUÉS DE 20 O 30 MILLONES
DE CICLOS Y SE TOMA COMO LIMITE DE FATIGA, CUANDO SE VUELVE PARALELO AL
EJE DEL N; EN CAMBIO PARA MATERIALES NO FÉRRICOS, ALEACIONES LIGERAS,
BRONCES O LATONES LA CURVA ES ASINTOTICA AL EJE DE LAS ABSCISAS, POR LO
CUAL DICHOS MATERIALES POSEEN UN LÍMITE DE FATIGA MUY BAJO Y PARA
DETERMINADO HABRÍA QUE PROLONGAR EL ENSAYO HASTA MÁS ALLÁ DE 100
MILLONES DE CILCOS.
RELACIÓN ENTRE EL LIMITE DE
FATIGA Y LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
EL ESFUERZO AL CUÁL UN METAL
FALLA POR FATIGA ES AQUÍ DENOMINADA RESISTENCIA A LA FATIGA. SE HA
DESCUBIERTO QUE PARA LA MAYORIA DE LOS MATERIALES EXISTE ESFUERZO
LIMITATIVO DEBAJO DE L CUAL UNA CARGA PUEDE REPETIDAMENTE APLICARSE UN
NUMERO INDEFINIDO DE VECES SIN CAUSAR LA FALLA. ESTE ESFUERZO LIMITATIVO
ES DENOMINADO LIMITE DE AGUANTE ( LIMITE DE FATIGA). LA MAGNITUD DE LIMITE
DE AGUANTE DEPENDE DE LA CLASE DE VARIACIÓN DE ESFUERZO AL CUAL ESE
MATERIAL SEA SOMETIDO. PARA LA MAYORÍA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
VARIA ENTRE 0.2 Y 0.6 DE LA RESISTENCIA ESTATICA AUNQUE PARA UNA CLASE DE
MATERIAL DADA LA RELACION ENTRE EL LIMITE DE AGUANTE Y LA RESISTENCIA
ESTÁTICA, LLAMADA RELACION DE AGUANTE, FLUCTUARA DENTRO DEL OS LIMITES
MENORES.
EL LIMITE DE AGUANTE (FATIGA) ES
DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN. PARA LA MAYOR
PARTE DE LOS ACEROS AL CARBONO SE PUEDE CONSIDERAR COMO VALIDA, LA
FÓRMULA:
LIMITE DE AGUANTE @ 0.5
DE LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
PARA OTROS CASOS SE TIENE QUE:
LIMITE DE AGUANTE @ RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
a.
ALEACIONES DE COBRE: LIMITE DE AGUANTE @ 0.4
b.
ALEACIONES LIGERAS: LIMITE DE AGUANTE @ 0.32
c.
ALEACIONES ULTRALIGERAS: LIMITE DE AGUANTE @ 0.43