FATIGA en los MATERIALES 😁

Summary

El script del video aborda el fenómeno de la fatiga en materiales, que es la causa de la rotura de piezas sometidas a esfuerzos cíclicos y dinámicos a lo largo del tiempo. Se explica que, aunque la carga no alcanza la tensión de rotura estática, la pieza puede fallar debido a la formación y propagación de grietas. El proceso de fatiga se divide en tres etapas: aparición de grietas, crecimiento y fractura. Los fallos por fatiga son detectables y se caracterizan por las marcas llamadas playas de fatiga. Para evaluar la resistencia de un material a la fatiga, se realizan ensayos de fatiga, que consisten en someter una muestra a ciclos de esfuerzo variable y contar el número de ciclos hasta la rotura. La gráfica S-N de fatiga muestra la relación entre el número de ciclos y la amplitud de la tensión, permitiendo determinar la duración de la vida útil de una pieza en diferentes condiciones de tensión. Se destaca que la reducción de la tensión puede prolongar significativamente la vida útil, mientras que un aumento mínimo en la tensión puede acortarla drásticamente. Para prevenir la fatiga, se sugiere mejorar la superficie de las piezas mediante pulidos y tratamientos de endurecimiento, así como evitar la oxidación.

Takeaways

• 🔩 La fatiga es un fenómeno que causa la rotura de materiales sometidos a esfuerzos cíclicos y variables en el tiempo.
• 📉 Un material puede fallar por fatiga incluso si la carga aplicada nunca supera su tensión de rotura estática.
• 🚫 El fallo por fatiga sucede debido a la formación y propagación de grietas en la superficie del material.
• 🔍 Los fallos por fatiga son detectables a simple vista, mostrando marcas llamadas playas de fatiga.
• 🧪 Para entender el comportamiento de un material frente a la fatiga, se realiza un ensayo de fatiga con ciclos de esfuerzo variable.
• ⚙️ Los ensayos de fatiga pueden ser de tracción variable o flexión variable, cambiando el estado de las fibras entre tracción y compresión.
• 📈 La curva S-N de fatiga muestra la relación entre el número de ciclos de carga y la amplitud de la tensión.
• 🎚️ La curva S-N permite determinar la duración que puede soportar una pieza para cada nivel de tensión.
• 🛑 Los materiales ferrosos tienen un límite de fatiga, mientras que los no ferrosos no presentan este límite y la curva de vida útil disminuye continuamente.
• ⬇️ Reducir la tensión aplicada puede significativamente aumentar la vida útil de una pieza.
• ⬆️ Un aumento mínimo en la tensión puede acortar drásticamente la vida útil de la pieza.
• 🛠️ Mejorar la superficie del material, como mediante pulido y tratamientos de endurecimiento superficial, ayuda a prevenir la fatiga.

Q & A

¿Qué es la fatiga en los materiales y cómo afecta a las piezas?

La fatiga en los materiales es el proceso por el cual una pieza se rompe bajo cargas dinámicas cíclicas que nunca superan la tensión de rotura estática. Afecta a las piezas al causar la formación y propagación de grietas en la superficie, lo que eventualmente lleva a su fallo.

¿Cómo se produce el fallo por fatiga en los materiales?

El fallo por fatiga se produce en tres etapas: 1) Aparición de una pequeña grieta en una posición de la superficie donde se favorece la concentración de tensiones. 2) El crecimiento lento y luego rápido de la grieta a lo largo de los ciclos de carga. 3) La fractura ocurre una vez que la grieta alcanza una longitud crítica.

¿Por qué los fallos por fatiga son detectables a simple vista?

Los fallos por fatiga son detectables a simple vista porque se pueden observar marcas llamadas playas de fatiga en la zona de rotura de la pieza, que indican cómo ha evolucionado la longitud de la grieta.

¿Cómo se realiza un ensayo de fatiga para conocer el comportamiento del material?

Un ensayo de fatiga se realiza sometiendo una pruebita del material a un esfuerzo variable durante un número elevado de ciclos. Esto se puede hacer mediante un esfuerzo de tracción variable o un esfuerzo de flexión variable, y el objetivo es contar el número de ciclos hasta que la pieza rompe.

¿Cómo se representa gráficamente el resultado de un ensayo de fatiga?

Los resultados de un ensayo de fatiga se representan gráficamente mediante una curva S-N de fatiga. El eje x muestra el número de ciclos en una escala logarítmica, y el eje y muestra la amplitud de la tensión. Ajustando una curva a los puntos experimentales, se puede conocer cuántos ciclos aguantará una pieza para cada tensión aplicada.

¿Cómo varía la curva S-N de fatiga para los materiales ferrosos y no ferrosos?

Para los materiales ferrosos, como los aceros, la curva S-N se vuelve horizontal para un número muy elevado de ciclos, indicando un límite de fatiga por debajo del cual la pieza nunca fallará. Para los materiales no ferrosos, como el aluminio, no existe este límite y la curva decrece continuamente.

¿Qué conclusión se puede obtener de la curva S-N de fatiga?

La curva S-N de fatiga muestra que reducir levemente la tensión aplicada permite que la pieza aguante mucho más tiempo, mientras que un leve incremento de la tensión acortará drásticamente su vida útil.

¿Cómo se puede mejorar la resistencia de una pieza a la fatiga?

Para mejorar la resistencia a la fatiga, es importante mejorar la superficie de la pieza mediante pulidos para reducir su rugosidad y aplicar tratamientos que produzcan un endurecimiento superficial. Además, evitar la oxidación también es crucial.

¿Cuál es el objetivo principal de realizar ensayos de fatiga en un rango de tensión diferente?

El objetivo principal es obtener una curva S-N de fatiga que permita determinar la relación entre el número de ciclos de carga que una pieza puede soportar y la amplitud de la tensión aplicada, lo que a su vez permite prever la vida útil de la pieza en diferentes condiciones de trabajo.

¿Por qué es importante estudiar la fatiga en los materiales en aplicaciones donde se aplican esfuerzos variables y cíclicos en el tiempo?

Es importante porque muchos componentes en aplicaciones mecánicas están sujetos a esfuerzos cíclicos, y el estudio de la fatiga permite prevenir fallos por rotura inesperados, mejorando así la seguridad y la fiabilidad de los sistemas mecánicos.

¿Cómo se define la tensión de rotura del material en el contexto de la fatiga?

La tensión de rotura del material en el contexto de la fatiga se refiere a la tensión máxima que el material puede soportar sin romperse bajo condiciones estáticas, y es el límite inferior por debajo del cual la pieza nunca fallará por fatiga si se aplican tensiones constantes.

¿Qué son las playas de fatiga y cómo se relacionan con el proceso de rotura por fatiga?

Las playas de fatiga son marcas visibles en la superficie de una pieza fracturada que indican la progresión de la grieta hasta el momento de la rotura. Son una característica distintiva de los fallos por fatiga y proporcionan información sobre cómo la grieta ha crecido con los ciclos de carga.

¿Cómo afecta la rugosidad superficial en la fatiga de una pieza?

La rugosidad superficial puede aumentar la concentración de tensiones en ciertas áreas, lo que promueve la formación y el crecimiento de grietas, aumentando así la probabilidad de rotura por fatiga. Por ello, la mejora de la superficie mediante pulidos es una práctica común para reducir la fatiga.