Fatiga Del Metal: Que Es Y Como Puede Resistirla

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Anonim

La fatiga del metal es el proceso de acumulación gradual de daños microscópicos en la estructura del metal bajo la influencia de factores externos, que progresan hacia otros cada vez más grandes. Esta es una ocurrencia frecuente que puede conducir a resultados muy desastrosos.

Fractura por fatiga típica
Fractura por fatiga típica

Detección y descripción del fenómeno

El pionero del fenómeno fue el ingeniero de minas alemán Wilhelm Albert, quien en 1829 describió el desgaste del metal basándose en los resultados de sus experimentos utilizando el ejemplo de dobleces repetidos de los eslabones de las cadenas de polipastos de mina en una máquina experimental que él mismo desarrolló. Sin embargo, el término "fatiga del metal" fue introducido solo en 1839 por el científico francés Jean-Victor Pon

Un poco más tarde, el ingeniero alemán August Wöller hizo una contribución a la teoría de la fatiga del metal, así como al diseño de estructuras metálicas sometidas a tensiones cíclicas, publicando en 1858-1870 los resultados de experimentos con hierro y acero en condiciones de tensión repetida. -compresión. Los resultados de su investigación en 1874 fueron presentados gráficamente en forma de tablas por el arquitecto alemán Lewis Spangenberg. Desde entonces, una representación visual de la relación obtenida entre las amplitudes de la tensión del ciclo y el número de ciclos antes de la destrucción de la estructura metálica se denomina diagrama de Völler.

Desde entonces, el fenómeno de la fatiga del metal ha recibido su clara definición como el proceso de acumulación en el tiempo del daño a una estructura metálica bajo la acción de tensiones alternas (generalmente cíclicas), que conducen a un cambio en las propiedades de la estructura, la formación de grietas en el mismo, su desarrollo progresivo y posterior destrucción del material.

Consecuencias de la fatiga del metal

La fatiga progresiva del metal puede provocar la destrucción de estructuras metálicas. Como regla general, esto sucede durante su funcionamiento (cuando se lleva a cabo la carga máxima en los mecanismos), lo que puede provocar accidentes y desastres, incluso con víctimas humanas. Ejemplos de algunos de los incidentes más famosos:

- el desastre del ferrocarril de Versalles en 1842, como resultado del cual murieron 55 personas (la causa fue una fractura por fatiga del eje de la locomotora).

- el accidente del tren eléctrico de alta velocidad ICE cerca de la comuna de Eschede en Alemania en 1998, como resultado del cual 101 personas murieron y 88 resultaron heridas (a una velocidad de 200 km / h el neumático de la rueda estalló en el tren).

- un accidente en la central hidroeléctrica de Sayano-Shushenskaya en 2009 (la causa fue el daño por fatiga en los puntos de montaje de la unidad hidroeléctrica de la central, incluida la cubierta de la turbina).

Prevención de la fatiga del metal

La fatiga del metal generalmente se evita modificando partes de la estructura metálica para evitar cargas cíclicas, o reemplazando los materiales usados en la estructura con materiales menos propensos a la fatiga. Además, algunos métodos de tratamiento químico-térmico de metales (nitruración, nitrocarburación, etc.) proporcionan un aumento notable en la resistencia de la estructura. Otro método para prevenir la fatiga del metal es la pulverización térmica, que crea una tensión de compresión en la superficie del material, lo que ayuda a proteger las piezas metálicas de la fractura.

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