¿Qué es Fatiga termomecánica?
La prueba de fatiga termomecánica es una prueba en la que se aplican simultáneamente una tensión mecánica y un ciclo de temperatura, en una relación de fase controlada. Representa la condición de carga real de las piezas que funcionan mediante calentamiento y enfriamiento.
Objetivo de Fatiga termomecánica
El propósito es determinar el efecto sobre la vida útil de las tensiones derivadas de la expansión térmica en componentes cuya temperatura de operación varía.
¿A qué productos se aplica Fatiga termomecánica?
- Componentes del colector de escape y del turbocompresor
- Palas de turbina de gas y piezas de cámara de combustión
- Culata del motor
- Juntas de tuberías de alta temperatura
¿En qué sectores se utiliza Fatiga termomecánica?
Normas relacionadas con Fatiga termomecánica
- ISO 12111
- ASTM E2368
Condiciones de Fatiga termomecánica
- Ciclo de temperatura
- Temperatura inferior y superior y velocidad de calentamiento/enfriamiento definidas en la especificación
- Relación de fase
- En fase o fuera de fase (la fase entre la tensión mecánica y la temperatura)
- control de cepas
- Controlado por deformación total o mecánica
- Duración del ciclo
- Definido para incluir períodos de calefacción, permanencia y enfriamiento.
Equipo para Fatiga termomecánica
- Sistema de prueba servohidráulico TMF
- Calentamiento por inducción y enfriamiento forzado.
- Extensómetro de alta temperatura
- Sistema de medición de temperatura multicanal
Requisitos de muestra para Fatiga termomecánica
- Muestra cilíndrica hueca o sólida (para uniformidad de temperatura)
- Se deben definir los puntos de conexión del termopar
- Se debe registrar la calidad del acabado superficial.
- El número de ejemplares se establece en la especificación.
Duración de Fatiga termomecánica
Debido a que la duración del ciclo es larga, una sola muestra puede tardar días. Todo el programa se extiende a lo largo de varias semanas.
Procedimiento de Fatiga termomecánica
- 1Se prepara la muestra y se colocan termopares.
- 2Se define el perfil del ciclo de temperatura y deformación.
- 3Se establece la relación de fase y se estabiliza el sistema.
- 4Se inician simultáneamente los ciclos mecánicos y de temperatura.
- 5En cada ciclo se registran la tensión-deformación y la temperatura.
- 6Se sigue fracturando o el número de ciclos definido.
Criterios de aceptación de Fatiga termomecánica
El criterio de aceptación se da en la especificación como un número mínimo de ciclos en el perfil de ciclo definido.
Evaluación de resultados
Se evalúan juntos el cambio en la respuesta al estrés con el ciclo, la iniciación de grietas y el efecto de la oxidación. Las condiciones fuera de fase generalmente dan una vida más corta.
Informe de Fatiga termomecánica
- Estándar aplicado
- Perfil de temperatura y relación de fase.
- Amplitud de deformación y modo de control.
- Número de ciclos y ubicación del daño.
- Registros de tensión, deformación y temperatura.
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 diseño de componentes de alta temperatura.
- Estándares de componentes de escape OEM para automóviles
Mekanik Testler — ¿Qué abarca este campo de ensayo?
La siguiente sección describe el campo al que pertenece el ensayo Fatiga termomecánica; 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 mecánicos miden cómo se comporta un material o una pieza bajo fuerza. La familia abarca desde la carga estática (tracción, compresión, flexión) hasta el comportamiento dependiente del tiempo (fatiga, fluencia), y desde la dureza y el desgaste hasta la tenacidad a la fractura.
Lo que estos ensayos tienen en común es que el resultado se reporta como una PROPIEDAD DEL MATERIAL. El límite elástico o la dureza no son una decisión de conformidad; son datos numéricos con los que se comparará el diseño y la norma de producto. Por ello, los informes de ensayo mecánico suelen ser un dato de entrada para una decisión de ingeniería y no para una aprobación de producto — selección de material, coeficiente de seguridad, predicción de vida útil.
La distinción entre comportamiento estático y dinámico es la clave para entender el ámbito. Una pieza puede parecer completamente sin esfuerzo bajo carga estática y, sin embargo, romperse bajo carga repetida; la rotura por fatiga se produce a tensiones muy por debajo del límite elástico y no da aviso. Para piezas rotativas, vibrantes o sometidas a carga cíclica, un ensayo de tracción por sí solo no es, por tanto, una prueba suficiente.
Las condiciones de ensayo determinan el resultado, y esto es crítico para la legibilidad del informe: geometría de la probeta, velocidad de carga, temperatura, acondicionamiento y disposición de sujeción. El mismo material da valores distintos en condiciones distintas. En los plásticos el efecto de la velocidad es muy pronunciado, en los metales el efecto de la temperatura; en los compuestos la orientación de la probeta cambia por completo el resultado.
La dureza es la medición más mal utilizada en el ámbito. Al ser rápida, casi no destructiva y económica, se usa a menudo en lugar de la resistencia. Existen tablas de conversión de dureza a resistencia, pero son APROXIMADAS y dependen del grupo de materiales; usarlas como única evidencia en la aceptación de material es incorrecto.
El lado de la mecánica de fractura exige una competencia específica. Las mediciones de tenacidad a la fractura y de velocidad de crecimiento de grietas por fatiga permiten calcular cuánto durará una estructura agrietada; son la base del diseño tolerante al daño en ámbitos como equipos a presión, estructuras aeronáuticas y oleoductos.
Grupos de métodos en este campo
Ensayos estáticos
Tracción, compresión, flexión, cizallamiento y torsión. Se obtienen el límite elástico y la resistencia a la tracción, el alargamiento y el módulo de elasticidad.
Ensayos de impacto
Impacto con entalla Charpy e Izod; se determina el comportamiento de transición dúctil-frágil del material en función de la temperatura.
Dureza
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore y microdureza. Valioso para la profundidad del tratamiento superficial y las diferencias locales de resistencia.
Fatiga
Fatiga axial controlada por fuerza y deformación, fatiga en flexión; curvas S-N y límite de fatiga.
Fluencia y relajación de tensiones
Comportamiento bajo carga a largo plazo a alta temperatura; determinante para materiales de calderas, turbinas y equipos a presión.
Mecánica de fractura
Tenacidad a la fractura en deformación plana, integral J, CTOD y velocidad de crecimiento de grietas por fatiga.
Desgaste y fricción
Abrasión Taber y tambor giratorio, mediciones del coeficiente de fricción.
Confusiones frecuentes en este campo
- Calcular la resistencia a partir de la dureza es aproximado; no puede usarse como única evidencia en la aceptación de material.
- Una resistencia estática adecuada no demuestra la resistencia a la fatiga; una pieza sometida a carga cíclica requiere un ensayo aparte.
- Si no se registran la velocidad y la temperatura del ensayo, el resultado no es comparable, especialmente en polímeros y compuestos.
- Una probeta de ensayo y la pieza real pueden no dar el mismo valor; la orientación de moldeo, las líneas de soldadura y las diferencias de tratamiento superficial influyen.
- Un valor de resistencia dado para un compuesto sin indicar la orientación de la probeta carece de sentido.
- Los equivalentes ASTM e ISO miden la misma magnitud pero usan geometrías de probeta distintas; los resultados no se consideran directamente equivalentes.
Qué decisiones respaldan estos resultados
- Verificación del diseño y selección de materiales
- Control de materiales entrantes y aprobación de proveedor
- Cumplimiento de los requisitos mecánicos de la norma de producto
- Análisis de fallos, predicción de vida útil y cálculo de tolerancia al daño
- Verificación de los procesos de tratamiento térmico y superficial
Pruebas relacionadas
Preguntas frecuentes sobre Fatiga termomecánica
¿Según qué estándar se fabrica Fatiga termomecánica?
Fatiga termomecánica se ejecuta en el alcance ISO 12111 y ASTM E2368. Los valores límite y criterios de aceptación a aplicar están definidos en la norma del producto; La versión válida para su producto se confirma por escrito en la fase de oferta.
¿A qué productos se aplica Fatiga termomecánica?
Se aplica principalmente a Componentes del colector de escape y del turbocompresor, Palas de turbina de gas y piezas de cámara de combustión, Culata del motor y Juntas de tuberías de alta temperatura. Si su producto está incluido en el alcance se determina examinando sus especificaciones técnicas y su uso previsto.
¿En qué condiciones se realiza Fatiga termomecánica?
Los parámetros determinantes son: Ciclo de temperatura — Temperatura inferior y superior y velocidad de calentamiento/enfriamiento definidas en la especificación, Relación de fase — En fase o fuera de fase (la fase entre la tensión mecánica y la temperatura) y control de cepas — Controlado por deformación total o mecánica. Los términos completos se encuentran en la sección "Condiciones de prueba" de la página y varían según el estándar del producto.
¿Qué tipo de muestra se necesita para Fatiga termomecánica?
Muestra cilíndrica hueca o sólida (para uniformidad de temperatura), Se deben definir los puntos de conexión del termopar y Se debe registrar la calidad del acabado superficial.. El número de muestras se determina según la norma del producto y el alcance a informar.
¿Cuánto tiempo tarda Fatiga termomecánica?
Debido a que la duración del ciclo es larga, una sola muestra puede tardar días. Todo el programa se extiende a lo largo de varias semanas. Esta duración pertenece al experimento en sí; También se evalúan la preparación de muestras, las colas y los informes. En la oferta se proporciona un cronograma realista para su producto.
¿Cómo se llama "apropiado" el resultado Fatiga termomecánica?
El criterio de aceptación se da en la especificación como un número mínimo de ciclos en el perfil de ciclo definido.