¿Qué es la fatiga del metal?

La fatiga del metal puede causar fallas catastróficas sin previo aviso, como una aspa del ventilador que se separa de un motor a reacción, causando daños o incluso la muerte. Para comprender y prevenir la fatiga del metal, primero debemos comprender algo sobre las tensiones en los metales.

La tensión se puede aplicar de diferentes formas. Por ejemplo, la tensión de tensión se desarrolla en el radio exterior de una pieza doblada de alambre metálico. Al mismo tiempo, se produce una tensión de compresión en el radio interior de la curvatura. Invertir la curvatura invierte las tensiones de compresión y tensión.

Cuando se repiten una y otra vez, concentraciones de tensión como estas causarán microfisuras. Si continúan las tensiones, las grietas crecerán. Y debido a que las grietas son pequeñas, puede haber poca o ninguna advertencia visible. El resultado puede ser una falla impredecible por fatiga del metal.

Destacados que causan fatiga del metal

Además de las tensiones de flexión o radiales, otros tipos de tensiones pueden causar fatiga del metal. Puede haber un defecto causado por el proceso de fabricación o dentro del propio material. El aumento de la fatiga del metal también puede ocurrir debido a la corrosión, la rotación de las piezas, la temperatura, el desgaste o el diseño estructural. Por ejemplo, los bordes de los orificios tienden a concentrar la tensión, pero el orificio podría colocarse en otro lugar haciendo que la pieza sea menos susceptible a la fatiga.

Las tensiones que causan la fatiga del metal suelen ser inferiores a la resistencia máxima a la tracción del material. . Los ingenieros que diseñan una pieza deben comprender cuánta tensión repetida puede soportar la pieza y eso depende en parte de la resistencia a la fatiga del metal.

Formas de fallas por fatiga del material

La falla por fatiga del metal puede reflejarse en diferentes formas de fatiga, que incluyen:

• Fallo por fatiga térmica . Este tipo de fatiga del metal se produce debido a cambios de temperatura. Estos cambios pueden ser causados ​​por factores ambientales, así como por fluctuaciones de temperatura debido a que las aplicaciones se apagan y encienden.
• Fallo por fatiga por corrosión . Comúnmente debido a ambientes corrosivos que dañan el metal. La corrosión puede causar inicialmente grietas que pueden causar daño mecánico y fatiga.
• Fallo por fatiga por vibración . Como su nombre lo indica, la fatiga por vibración se debe al daño vibratorio que conduce a grietas y tensiones cuando el equipo está funcionando a niveles que están fuera de los estándares operativos.
• Fallo mecánico . Este tipo de fatiga del metal se debe a las tensiones que ocurren con el tiempo e incluye fallas por fatiga por corrosión y vibración.

Consideraciones de diseño para determinar la resistencia a la fatiga del metal

Los diferentes materiales tienen diferentes resistencias a la fatiga. Para determinar la resistencia a la fatiga de un material, los ingenieros probarán múltiples muestras idénticas bajo diferentes cargas cíclicas hasta que se rompan. Muchos de estos puntos de datos se pueden trazar en un gráfico para determinar el límite de fatiga del material.

Con este valor conocido, los ingenieros estructurales pueden realizar un análisis de fatiga del software del diseño de una pieza. Si es necesario, pueden rediseñar la pieza para minimizar las tensiones internas. O podrían especificar un material diferente que sería más resistente al estrés por fatiga.

Los diseños de ingeniería donde la fatiga del metal por esfuerzos repetidos puede causar problemas incluyen:

• Turbofan de motor a reacción con hélices giratorias
• Partes del cuerpo del avión
• Bicicletas todoterreno
• Puentes con tráfico y vibración del viento
• Suspensiones de automóviles
• Equipo de fabricación
• Cualquier componente bajo tensión vibratoria

Consideraciones sobre materiales metálicos

Seleccionar el material metálico adecuado para su aplicación puede reducir y prevenir en gran medida la fatiga del metal. Los metales que son resistentes a la corrosión y permiten la conductividad del calor son más adecuados para aplicaciones que están sujetas a entornos desafiantes. Podemos enviar informes de pruebas de materiales para todo el aluminio, acero inoxidable y láminas y placas de acero, así como para productos largos.

Fatiga del metal de aviación

La fatiga del metal en las aeronaves es una ocurrencia común debido a la naturaleza cíclica de la presión y el estrés en las partes de la aeronave y componentes. Con el tiempo, las pequeñas grietas pueden aumentar de tamaño y alcance, donde la fatiga del metal puede convertirse en un factor que contribuya a fallas mecánicas y estructurales.

La presión, la exposición atmosférica y las condiciones generales de vuelo pueden debilitar el aluminio y el acero al carbono y componentes de aviones de acero inoxidable. Áreas principales donde se produce la fatiga del metal en aviones:

• Áreas externas como máscaras que funcionan bajo presión estructural
• Áreas internas donde los componentes que soportan carga están sujetos a entornos de alta tensión

El mantenimiento y la inspección de rutina pueden ayudar a compensar la fatiga del metal de la aviación, mientras que el pulido de las superficies metálicas de la aeronave también puede ayudar a disminuir los efectos de las grietas y la fatiga.

Prevenga la fatiga del metal con materiales metálicos de alto rendimiento

El diseño y la selección del material adecuados pueden reducir enormemente la fatiga del metal, mientras que el pulido puede ayudar a compensar los efectos de uso y desgaste de la aplicación. IMS puede enviar informes de pruebas de materiales para todas las láminas y placas de aluminio, acero inoxidable y acero, así como para productos largos.

Industrial Metal Supply tiene un inventario extenso de metal y accesorios metálicos. Visite una de nuestras seis ubicaciones en California y Arizona hoy.