La fatiga térmica termomecánica consiste en el sufrimiento estructural
provocado por los cambios térmicos repetitivos a los que se ven
sometidos los materiales, los mecanismos y los sistemas en general bajo
condiciones de servicio funcional.
Decimos “fatiga mecánica provocada por cambios térmicos”, porque en
realidad está generada por variaciones dimensionales sistemáticas de las
estructuras constituyentes de los materiales, tanto de naturaleza
inorgánica como orgánica, como mixta, (coexistencia de materiales con
coeficientes de dilatación homogéneos), o complejos (como en el caso de
elementos constituidos por materiales cuyos coeficientes de dilatación
son claramente diferenciados).
La magnitud de la fatiga térmica sobrevenida depende de muy diversos
factores:
- Valor absoluto de la diferencia térmica comprendida entre la
temperatura más baja y la más alta.
- Límite de temperatura bajo cero.
- Límite de temperatura sobre cero.
- Velocidad de cambio térmico en ascenso y en descenso (gradientes
térmicos de calentamiento y enfriamiento).
- Tiempo de permanencia en cada nivel térmico.
- Numero de ciclos repetitivos.
- Esfuerzos dinámicos adicionales en condiciones de uso.
- Composición y naturaleza de los especímenes:
Materiales simples o compuestos, su masa relativa, conductividad
térmica, coeficientes de dilatación lineal, punto de reblandecimiento
vicat, punto de fusión, punto de congelación, límite elástico, grados de
dureza, resistencia al desgaste, resistencia al impacto en frió y en
caliente, límite de rotura y deformación a tracción, compresión,
flexión, torsión, etc., etc.
- Sistemas y mecanismos formados por materiales de respuesta térmica
diferenciada.
- Entre otros.
Como resumen, y sin entrar en mayores tecnicismos, podríamos decir que
el efecto repetitivo de la deformación de la variación dimensional de
los materiales, por acción de contracciones y dilataciones sistemáticas,
es la que provoca la fatiga estructural de los mismos, con la
consecuencia de una disminución de la resistencia a las condiciones de
uso.
Lo mismo es aplicable a mecanismos complejos, automatismos y sistemas en
general, con la agravante de que en estos casos las consecuencias son de
efecto multiplicativo.
Del conocimiento exhaustivo del comportamiento de los productos,
dependerá la determinación de la fiabilidad de los mismos y de su vida
útil.
Para llevar a cabo los ensayos de fatiga térmica a escala de
laboratorio, se emplean las cámaras y los bancos de ensayos.
Cámaras de ensayos:
Pueden ser de un solo recinto, en el cual se programan los gradientes de
enfriamiento y calentamiento, los límites mínimo y máximo frío/calor, y
el número de ciclos repetitivos, y de dos recintos, en cuyo caso las
muestras pasan de las altas a bajas temperaturas, y viceversa, de forma
instantánea.
Estas cámaras pueden ser combinadas con esfuerzos mecánicos, en cuyo
caso se denominan bancos de ensayos.
Los bancos de ensayos están formados por las cámaras anteriormente
descritas, a las cuales se les adicionan sistemas dinámicos para la
realización de esfuerzos mecánicos en condiciones aceleradas de uso.
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