Estrategias Clave para Prevenir la Fatiga en Componentes y Estructuras

Introducción

La vida total de un componente o estructura representa el tiempo que tarda una grieta en comenzar, más el tiempo que necesita para propagarse por la sección transversal. La vida útil de diseño se maximiza de la siguiente forma:

• Minimizando los defectos iniciales, especialmente los de superficie, mediante procesos de tratamiento superficial y protegiendo dichas superficies.
• Maximizando el tiempo de iniciación a través de procesos de manufactura adecuados.
• Maximizando el tiempo de propagación, seleccionando propiedades del sustrato que retarden el crecimiento de grietas.
• Maximizando la longitud de la pieza, esencialmente en materiales tenaces.

Un diseñador básicamente unirá estos factores en dos enfoques clave para evitar el efecto de la fatiga: la selección de material y una ruta de proceso o un diseño detallado, que conduzcan a productos acertados.

Selección de Material

La elección deberá basarse en la resistencia a la fatiga, aunque en la práctica se basa en la resistencia estática. Dependerá en gran parte de los tratamientos superficiales; de poco sirve un material de elevada resistencia si no es tratado adecuadamente. Se logran resistencias a la fatiga más elevadas por endurecimiento superficial mediante procesos como el granallado o la laminación superficial.

Al seleccionar un material, tendremos en cuenta las condiciones de servicio, ya que, en según qué condiciones, no aumentará necesariamente la resistencia a la fatiga aumentando la resistencia a la tracción del material, como en casos de vibraciones o frotamiento.

Diseño Detallado

Es el aspecto más importante, ya que ofrece más soluciones. El punto clave es mitigar las concentraciones de esfuerzos, atendiendo también a tratamientos superficiales y métodos de fabricación. Se deben evitar los cambios bruscos en la sección transversal, como esquinas agudas y bordes, proponiendo curvas correctas en las intersecciones y secciones cónicas en vez de escalonadas. Los taladros y uniones secundarias se situarán en zonas de esfuerzos bajos si son inevitables.