Definimos como fatiga
termo-mecánica al sufrimiento estructural, o fatiga mecánica provocada
por los cambios térmicos repetitivos a los que se ven sometidos los
materiales, los mecanismos y los sistemas en general, cuando están
sometidos a las condiciones de servicio.
Decimos “fatiga mecánica
provocada por cambios térmicos”, porque en realidad está generada por
variaciones dimensionales sistemáticas de las estructuras constituyentes
de los materiales, tanto inorgánicas como orgánicas, metalográficas,
macromoleculares, etc., así como también de cualesquiera mecanismos,
sean simples (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 frio 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.
En la imagen se ofrece una
cámara de choque térmico súbito de tres compartimentos, según MIL STD
810-D con cámara intermedia ambiental.
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.
CCI viene desarrollando
desde el año 1967 cámaras de ensayos climáticos y de simulación
ambiental para investigación y control de calidad. A este respecto es de
destacar que CCI ha desarrollado este tipo de cámaras climáticas para
las entidades de la máxima relevancia y los centros de investigación más
prestigiosos existentes en la actualidad, tales como el Consejo Superior
de Investigaciones Científicas, INTA, AIRBUS, CASA, etc.
www.cci-calidad.com |