Fatiga del metal

En la ciencia de los materiales, la fatiga es el proceso por el cual un material se daña lenta y progresivamente (y a menudo de forma permanente) por tensiones y tensiones que son menores que las necesarias para romper el material. La fatiga del metal ocurre cuando el material es un metal. Por ejemplo, se puede usar un alambre de acero para suspender pesos que sean inferiores a la cantidad necesaria para hacer que el alambre se rompa (su resistencia a la tracción). Con el tiempo, sin embargo, esos pesos pueden causar lentamente defectos en el acero. Estos defectos pueden ocurrir como rasguños, muescas, formación de partículas u otras anomalías. En algún momento, estos defectos pueden llegar a ser tan grandes que el alambre de acero en realidad se rompe a pesar de que su resistencia a la tracción nunca se había excedido.

En 1837, el administrador minero alemán Wilhelm August Julius Albert (1787-1846) publicó el primer artículo conocido sobre fatiga. En su trabajo, Albert hizo una máquina de prueba que registraba la fatiga del metal en las cadenas transportadoras que se usaban en las minas locales. Uno de los primeros casos de fatiga de metales que se estudió científicamente se debió a un accidente que ocurrió cuando un tren descarriló en Francia en 1842. El accidente mató o hirió a más de 90 personas. El ingeniero y físico escocés William Rankine (1820-1872) investigó el problema, que finalmente determinó que era fatiga metálica. Rankine descubrió que la tensión en un eje de locomotora finalmente lo rompió, causando el accidente

El proceso de fatiga del metal varía considerablemente de un material a otro. En algunos casos, los defectos aparecen casi tan pronto como se aplican tensiones y deformaciones al material y crecen muy lentamente hasta que se produce un fallo total. En otros casos, no hay daños aparentes en el material hasta que casi se produce un fallo. Luego, en las últimas etapas, aparecen defectos y se desarrollan muy rápidamente antes de la falla completa.

La cantidad de esfuerzo o tensión necesaria para provocar la fatiga del metal en un material, el límite de fatiga o la resistencia a la fatiga del material, depende de una serie de factores. El primer factor es el material en sí. En general, el límite de fatiga de muchos materiales tiende a ser de aproximadamente un cuarto a tres cuartos de la resistencia a la tracción del material en sí. Otro factor es la magnitud de la tensión o tensión ejercida sobre el material. Cuanto mayor sea el estrés o la tensión, más pronto es probable que se produzca la fatiga del metal. Finalmente, los factores ambientales están involucrados en la fatiga del metal. Una pieza de metal sumergida en una solución de agua salada, por ejemplo, es probable que exhiba fatiga de metal antes que la misma pieza de metal probada en el aire. Del mismo modo, los materiales que han sufrido cierta oxidación tienden a experimentar fatiga de metales antes que los materiales no oxidados.

Véase también Producción de metales; Soldadura.

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