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El ensayo de choque criogénico de alto gradiente está encaminado a la
determinación de la resistencia a la fatiga termomecánica de los
componentes aeroespaciales.
Definimos como fatiga térmica 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 condiciones ambientales espaciales o
planetarias.
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 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.
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.
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