Diseño para Fatiga - webaero

2. COMPORTAMIENTO ANTE
LA FATIGA DE TORNILLOS
CARGADOS A TRACCIÓN
Antes de iniciar la discusión sobre las
uniones atornilladas cargadas a tracción y sus
requisitos específicos para evitar el agotamiento
por fatiga, se discutirá el comportamiento ante la
fatiga del tornillo (o rosca).
2.1 Emplazamiento del Colapso
La rosca de un tornillo se comporta como
una entalladura y, por lo tanto, se produce una
elevada concentración de tensiones en su fondo.
Existen dos emplazamientos de la rosca en los
que la concentración de tensiones puede ser
incluso mayor: la salida de la rosca y el lugar
donde la rosca de la tuerca se engrana por primera
vez con la rosca del tornillo.
Además, la transición cabeza-vástago
también constituye un lugar de concentración de
tensiones.
Por lo tanto, básicamente existen tres
emplazamientos, en un tornillo con tuerca cargado
axialmente, en los que es posible que se inicie
una fisura de fatiga. Estos emplazamientos
son los siguientes:
a. transición cabeza-espiga
b. salida de la rosca
c. rosca de la tuerca.
En los tornillos homologados, el radio en
la transición cabeza del tornillo-espiga es lo suficientemente
grande como para prevenir la apari-
a
b c
Figura 3 Tornillo sujeto a carga axial con ubicaciones posibles
de fisuración por fatiga
COMPORTAMIENTO ANTE LA FATIGA…
ción de fisuras de fatiga en este punto.
Normalmente, si se producen fisuras de
fatiga, éstas se localizarán en el primer engrane
entre las roscas del tornillo y de la tuerca (c en la
figura 3). Esto es debido a la transferencia de
carga de la tuerca al tornillo.
La transferencia de carga en las caras de
las roscas del tornillo y de la tuerca en contacto
ocasionan tensiones de flexión extra en las roscas,
tal y como se muestra en la figura 4.
Además, la carga no se distribuye uniformemente
entre las caras en contacto de las roscas
del tornillo y de la tuerca. En la mayor parte
de los casos, la transferencia de carga se concentra
en el primer engrane de las caras de la
rosca y puede ser de 2 a 4 veces el valor medio
[1]. No obstante, esto depende de la forma de las
roscas, diferencia de los pasos, diferencia de los
módulos de elasticidad cuando se utilizan materiales
diferentes, etc. La distribución de la transferencia
de la carga puede hacerse más uniforme
mediante la deformación plástica de la
tuerca.
2.2 Influencia de la Tensión
Media y del Material
El comportamiento ante la fatiga de la
rosca de un tornillo es más o menos comparable
al comportamiento ante la fatiga de una soldadura.
En ambos casos hay una entalladura en el
lugar en el que se inicia la fisura de fatiga. En el
caso de la soldadura se trata del borde de la sol-
Separación
Tuerca
Tornillo
Figura 4 Contacto de apoyo entre las roscas del tornillo y
la tuerca
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