FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA A FATIGA

FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA A FATIGA

-TIPO DE CARGA

- DIMENSIONES DE LA PIEZA

-ACABADO SUPERFICIAL

-CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS

-TEMPERATURA

TIPO DE CARGA

Se refiere al tipo de carga a que está sometida la pieza:

Axial

Flexión

Torsión

-Rotativa: todas las fibras sometidas a esfuerzos máximos.

-Alternativa: sólo dos fibras sometidas a esfuerzos máximos. (Mayor resistencia ya que zonas de la pieza más débiles pueden escapar de los puntos críticos).

Genera esfuerzos uniaxiales.

Genera esfuerzos tangenciales.

En la práctica: misma resistencia para ambos casos.

DIMENSIONES DE LA PIEZA

Experimentalmente…

- Flexión y torsión: el límite de fatiga baja rápidamente mientras se aumenta el diámetro de la probeta. Después de f = 2¨, tiende a ser constante

- Tracción: la variación del diámetro de la probeta no produce alteración. Para 103 ciclos, el factor dimensiones de la pieza es despreciable.

ACABADO SUPERFICIAL CS

El efecto del acabado para 103 ciclos se considera despreciable.

-Rugosidad: introduce concentración de esfuerzos.

-Proceso de generación del acabado: varía las propiedades físicas del material.

-Mecanizado: introduce esfuerzos residuales.

Afecta sobre todo a materiales homogéneos y de grano fino.

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

Depende exclusivamente de la geometría del material.

Las fallas por concentración de esfuerzos no son proporcionales a KT sino a un factor Kf que depende también de la carga q, y se puede calcular tanto experimental como analíticamente, mediante la ecuación:

Kf = q ( KT - 1 ) + 1

Para uniones entre árboles, cubos, roscas y chaveteros; también se han determinado valores de Kf de manera

experimental.

EFECTO DE LA TEMPERATURA CT

La temperatura varía todas las propiedades mecánicas de los materiales. En el caso del acero, se pierde el límite de fatiga.

Éste es un factor difícil de precisar, por lo que es preferible realizar pruebas de laboratorios para determinarlo en materiales nuevos.

TABLAS DE ANÁLISIS DE FALLA POR FATIGA Y DIAGRAMA DE WöHLER

Estos valores son ciertos para materiales de acero ya que los datos experimentales fueron obtenidos utilizando probetas de

este material.

Los valores de CT que se muestran en esta tabla son para aceros que no trabajan a altas temperaturas.

TIPO DE CARGA CL

a) Para S106:

- Flexión Rotativa: CL= 1

- Flexión Alternativa: CL= 1

- Carga Axial Alternativa: CL= 0.9

- Torsión Alternativa: CL= 0.58

b) Para S103:

- Flexión Rotativa: CL’ = 0.9

- Flexión Alternativa: CL’ = 0.9

- Carga Axial Alternativa: CL’ = 0.75

- Torsión Alternativa: CL’ = 0.72

DIMENSIONES DE LA PIEZA CD

Afecta sólo a S106:

- Carga Axial Alternativa: CD = 1

- Flexión o Torsión: d < 0.4’’ CD = 1

- Flexión o Torsión: 0.4 < d < 2’’ CD = 0.9

- Para todo tipo de carga: d > 2’’ CD = 0.75 (sugerido)

EFECTO DE LA TEMPERATURA CT

Afecta a S106 y a S10

3:

T < 450º C (840º F) CT = 1

450º C < T < 550º C CT = 1- 5.8 X 10-3 (T- 450º C)

840º C < T < 1020º F CT = 1- 302 X 10-3 (T- 840º F)

FACTORES Kf PARA ROSCAS

Material Roscas formadas Roscas mecanizadas

Acero recocido

< 200 BHN

2.2 2.8

Acero templado y revenido > 200 BHN

3.0 3.8

Datos obtenidos para roscas de 3/8”, pueden ser utilizados conservadoramente para roscas menores. Para roscas mayores, aumentar el Kf

FACTORES Kf PARA CHAVETEROS

Chaveteros tipo A Chaveteros tipo B

Material Flexión Torsión Flexión Torsión

Acero recocido

< 200 BHN

1.6 1.3 1.3 1.3

Acero templado y revenido > 200 BHN

2 1.6 1.6 1.6

Factores Kf para Ajustes:

Ajuste prensado: Kf = 2

Combinación ajuste prensado con chaveta o lengüeta: Kf = 2.5 a 3

ACABADO SUPERFICIAL CS

FACTOR DE PETERSON q

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

FLEXIÓN:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

AXIAL:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

TORSIÓN:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

FLEXIÓN:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

AXIAL:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

TORSIÓN:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

FLEXIÓN:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

AXIAL:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

FLEXIÓN, AXIAL Y TORSIÓN:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

FLEXIÓN:

CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS KT

AXIAL:

ALGUNAS IMÁGENES SOBRE LA FATIGA

ESTUDIO DE FATIGA DE UNA PIEZA

MÁQUINA DE CARACTERIZACIÓN MECÁNICA

Fractura del eje de una soplante por fatiga

Análisis estructural y a fatiga de un silo según Eurocódigo

                                                                                                                                                             

REPRESENTACIÓN DE UNA MÁQUINA DE ENSAYO DE

FATIGA