¿Qué es Fatiga?
La prueba de fatiga es una prueba en la que se aplican tensiones repetidas por debajo de la resistencia estática a una muestra mientras se determina el número de ciclos hasta la falla. Los resultados se presentan como una curva estrés-ciclo (S-N).
Objetivo de Fatiga
El propósito es predecir la vida útil de las piezas que operan bajo cargas repetidas y determinar el límite de resistencia a la fatiga para el diseño.
¿A qué productos se aplica Fatiga?
- Ejes, ejes y componentes de transmisión.
- Resortes y sujetadores
- Uniones estructurales soldadas
- Componentes aeroespaciales y de automoción.
- Recipientes y tuberías a presión
¿En qué sectores se utiliza Fatiga?
Normas relacionadas con Fatiga
- ISO 1099
- ISO 1143
- ASTM E466
- ASTM E606
- ISO 12107
Condiciones de Fatiga
- Tipo de carga
- Tensión axial: compresión, flexión giratoria o torsión.
- Relación de estrés
- R = σmín/σmáx; definido en la especificación
- Frecuencia
- Elegido para evitar el calentamiento; normalmente de 5 a 100 Hz
- Terminación
- Fractura o alcanzar el número de ciclos definido (por ejemplo, 10⁷)
Equipo para Fatiga
- Máquina de fatiga servohidráulica o por resonancia
- Máquina de fatiga por rotación y flexión
- Contador de ciclos y apagado automático.
- Monitoreo de temperatura
Requisitos de muestra para Fatiga
- La superficie de la muestra debe mecanizarse hasta alcanzar la rugosidad definida en la norma.
- La superficie debe ser impecable si no se pretende ninguna muesca o discontinuidad.
- Se requieren muestras en múltiples niveles de tensión para una curva S-N
- Se recomiendan al menos tres ejemplares por nivel.
Duración de Fatiga
Esta es una prueba de larga duración. Una prueba de 10⁷ ciclos puede tardar desde varios días hasta varias semanas, según la frecuencia.
Procedimiento de Fatiga
- 1Se mecanizan las muestras y se miden sus dimensiones.
- 2Se determinan los niveles de tensión y la relación de tensión.
- 3La muestra se monta axialmente en la máquina.
- 4La carga repetida se inicia con la frecuencia definida.
- 5La carga continúa rompiéndose o terminando el ciclo.
- 6Se registra el número de ciclos para cada nivel y se traza la curva S-N.
Criterios de aceptación de Fatiga
El criterio de aceptación se da en la especificación como un número mínimo de ciclos a un nivel de tensión específico, o una resistencia mínima a la fatiga.
Evaluación de resultados
La curva S-N y la dispersión se evalúan juntas. La fractura en la empuñadura o en una discontinuidad puede invalidar el resultado; Se examina la superficie de la fractura para determinar el punto de inicio.
Informe de Fatiga
- Estándar aplicado y tipo de carga.
- Niveles de estrés y relación de estrés.
- Frecuencia y condiciones ambientales.
- Número de ciclos para cada muestra.
- Curva S-N y evaluación de la superficie de la fractura.
Acreditación
EUROLAB posee una acreditación reconocida internacionalmente obtenida de organismos de acreditación que forman parte de los acuerdos de reconocimiento multilateral de IAF e ILAC, según ISO/IEC 17025 para pruebas de laboratorio, ISO/IEC 17020 para inspección y vigilancia, e ISO/IEC 17021-1 e ISO/IEC 17065 para certificación de sistemas y productos. Esta cadena garantiza que los informes y certificados emitidos sean aceptados en todo el mundo.
La posibilidad de ofrecer esta prueba dentro del alcance acreditado depende de su producto y del estándar aplicado; Dado que la acreditación se basa en métodos, el alcance se confirma por escrito en la etapa de cotización.
Alcance y autorizacionesRegulaciones Relacionadas
- Especificaciones de componentes aeroespaciales y automotrices
- Normas de diseño de recipientes a presión.
Ensayos de metales y metalurgia — ¿Qué abarca este campo de ensayo?
La siguiente sección describe el campo al que pertenece el ensayo Fatiga; las condiciones y criterios de aceptación de este ensayo en particular figuran en las secciones anteriores. El alcance específico de su producto se confirma por escrito en la etapa de cotización.
Los ensayos metálicos y metalúrgicos determinan la carga que puede soportar un metal o una unión soldada, su modo de fallo y su estructura interna. El resultado de esta familia suele referirse no al producto en sí, sino a la identidad del MATERIAL: ¿es el acero realmente del grado declarado?, ¿el cordón de soldadura ofrece la resistencia que asume el diseño?, ¿la pieza fundida contiene un defecto interno inaceptable?
La importancia práctica del campo procede de que una pieza metálica rara vez falla de forma gradual. Una pieza plástica se deforma, envejece, se agrieta y suele avisar. Un cordón de soldadura o un elemento de fijación, en cambio, a menudo rompe sin previo aviso, sobre todo por fatiga y fractura frágil. Por eso, en campos como equipos a presión, aparejos de elevación, acero estructural y tuberías, el ensayo de materiales es un requisito de la NORMATIVA y no del diseño.
La familia reúne tres grupos de métodos, y cada uno responde a una pregunta distinta. Los ensayos mecánicos cuantifican el comportamiento del material bajo carga. El ensayo no destructivo busca defectos sin dañar la pieza. La metalografía y el análisis químico explican por qué el material se comporta así, a través de la estructura de grano, la distribución de fases, el contenido de inclusiones y la composición de la aleación.
El criterio de aceptación de estos ensayos casi nunca procede de la norma de ensayo, y esta es la clave para entender el campo. La norma de ensayo indica cómo realizar la medición; los valores aceptables proceden de la norma de producto, el grado del material o el código de fabricación. La ISO 6892-1 indica cómo realizar un ensayo de tracción; la EN 10025 indica qué límite elástico debe dar ese acero. Al leer un informe, es esencial saber contra qué norma de producto se evaluó.
El muestreo es una parte inseparable del resultado en este campo. Dos probetas tomadas de la misma colada pueden dar valores distintos según la dirección y el lugar de extracción; en productos laminados, las probetas paralelas y perpendiculares a la dirección de laminación producen resultados distintos. Por ello, las normas de producto también regulan la ubicación y orientación del muestreo, y el informe debe documentarlo.
Grupos de métodos en este campo
Pruebas mecanicas
Tracción, compresión, flexión, impacto con entalla (Charpy), dureza (Brinell, Vickers, Rockwell), fatiga, fluencia y tenacidad a la fractura. Proporcionan el comportamiento del material bajo carga en forma numérica.
Ensayo no destructivo
Radiografía, examen por ultrasonidos, líquidos penetrantes, partículas magnéticas y examen visual. Busca defectos superficiales e internos sin dañar la pieza y es un paso indispensable en la fabricación soldada.
Metalografía
Preparación de la probeta, ataque químico y examen microscópico. Se evalúan el tamaño de grano, la distribución de fases, el contenido de inclusiones, la profundidad de cementación y la zona afectada por el calor de la soldadura.
Análisis químico
La composición de la aleación se verifica mediante espectrometría de emisión óptica y química húmeda; la confirmación del grado de material pasa por este paso.
Comportamiento frente a la corrosión
Ensayos de niebla salina, corrosión por picadura y por resquicio, y corrosión intergranular. En aceros inoxidables pueden indicar la calidad del tratamiento térmico.
Confusiones frecuentes en este campo
- Un certificado de material (como el EN 10204 3.1) no es un informe de ensayo; es la declaración del fabricante. En aplicaciones críticas se realiza una verificación independiente, y ambos no deben confundirse.
- Los ensayos de tracción ASTM e ISO miden las mismas magnitudes pero usan geometrías de probeta distintas; los resultados no se consideran directamente equivalentes, y se aplica lo que exija la especificación.
- Las tablas de conversión entre dureza y resistencia son APROXIMADAS. Calcular el límite elástico a partir de la dureza no es evidencia suficiente para la aceptación del material.
- En el ensayo no destructivo, "no se encontraron defectos" no significa que no haya defectos; puede haber defectos por debajo del límite de detección del método. El informe debe indicar el método aplicado y el nivel de sensibilidad.
- Que un cordón de soldadura apruebe no demuestra que el soldador o el procedimiento estén cualificados; son procesos distintos.
Qué decisiones respaldan estos resultados
- Verificación del certificado de material y aceptación de material entrante
- Aprobación de la fabricación soldada; cualificación de soldador y procedimiento
- Control de fabricación de equipos a presión y componentes estructurales
- Análisis de fallos y determinación de la causa raíz de daños en campo
- Verificación de los procesos de tratamiento térmico y superficial
Pruebas relacionadas
Preguntas frecuentes sobre Fatiga
¿Cuánto dura la prueba de fatiga?
Depende del número objetivo de ciclos y de la frecuencia. Las pruebas de ciclo alto (10⁷) pueden tardar semanas; Por lo tanto, la programación se aclara en la etapa de cotización.