¿Qué es Fatiga cíclica?
La prueba de fatiga cíclica es una prueba en la que se aplican cargas repetidas controladas por deformación, en lugar de controladas por tensión, y el comportamiento del material se examina generalmente en la región de fatiga de ciclo bajo. Se registran bucles de histéresis.
Objetivo de Fatiga cíclica
El propósito es determinar la vida y el comportamiento de endurecimiento/ablandamiento bajo cargas repetidas de alta amplitud donde predomina la deformación plástica.
¿A qué productos se aplica Fatiga cíclica?
- Componentes de la turbina que funcionan a alta temperatura.
- Conexiones de tuberías y recipientes a presión
- Piezas de motores automotrices
- Detalles estructurales soldados
¿En qué sectores se utiliza Fatiga cíclica?
Normas relacionadas con Fatiga cíclica
- ASTM E606
- ISO 12106
- ISO 12111
Condiciones de Fatiga cíclica
- modo de control
- Controlado por amplitud de deformación total
- Forma de onda
- Generalmente triangular o sinusoidal, a una tasa de deformación constante
- Relación de deformación
- Rε = εmín/εmáx; típicamente −1 (completamente invertido)
- Temperatura
- Temperatura ambiente o temperatura alta según las especificaciones.
Equipo para Fatiga cíclica
- Máquina de prueba servohidráulica
- Extensómetro de alta precisión
- Horno calentado por inducción o resistencia
- Sistema de adquisición de datos y registro de histéresis.
Requisitos de muestra para Fatiga cíclica
- La probeta debe tener una geometría adecuada a la carga axial que evite el pandeo.
- La superficie debe estar pulida y libre de tensiones residuales.
- Se recomiendan al menos tres muestras por nivel de deformación.
- La región de unión del extensómetro debe estar preparada
Duración de Fatiga cíclica
Dado que el número de ciclos es bajo, una sola muestra suele tardar horas; el total para diferentes niveles de cepa puede extenderse a varias semanas.
Procedimiento de Fatiga cíclica
- 1La muestra se mide y se monta axialmente en la máquina.
- 2Se coloca el extensómetro y se verifica el control de la deformación.
- 3Si es necesario, se alcanza y estabiliza la temperatura de prueba.
- 4La carga repetida se inicia con la amplitud de deformación definida.
- 5Se registran bucles de histéresis; Se determina el ciclo de vida media.
- 6La carga continúa rompiéndose y se registra el número de ciclos.
Criterios de aceptación de Fatiga cíclica
El criterio de aceptación se da en la especificación como un número mínimo de ciclos con una amplitud de deformación especificada.
Evaluación de resultados
La amplitud de la tensión y la amplitud de la deformación plástica se extraen del bucle de histéresis de la vida media. El comportamiento de endurecimiento o ablandamiento se evalúa por separado.
Informe de Fatiga cíclica
- Estándar aplicado
- Amplitud, relación y velocidad de deformación.
- Temperatura de prueba
- Número de ciclos para fracturarse
- Bucles de histéresis y datos de vida media.
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
- Estándares de diseño de componentes de alta temperatura
Mekanik Testler — ¿Qué abarca este campo de ensayo?
La siguiente sección describe el campo al que pertenece el ensayo Fatiga cíclica; 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 cíclica
¿Cuál es la diferencia entre la prueba de fatiga y la prueba de fatiga cíclica?
La prueba de fatiga clásica es generalmente de estrés controlado y de ciclo alto. La fatiga cíclica está controlada por deformación y es de ciclo bajo, lo que representa condiciones en las que predomina la deformación plástica.