Diseño para Fatiga - webaero

ciente de superficie C r disminuye con el aumento
de la resistencia a la tracción, S u .
6.6 Efectos de la Tensión
Residual
Las tensiones residuales o tensiones
internas se producen cuando una zona de una
pieza se deforma más allá del límite elástico,
mientras que otras regiones lo hacen elásticamente.
Cuando se eliminan la fuerza o la deformación
que están causando la deformación, el
material elásticamente deformado vuelve a su
forma primitiva e impone tensiones residuales en
el material deformado plásticamente. La fluencia
puede ser causada por dilatación térmica, así
como por una fuerza externa. Las tensiones resi-
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+
(a) Tensiones residuales
longitudinales
+
(b) Tensiones residuales
transversales
Figura 26 Tensiones residuales en soldaduras
duales son de signo opuesto al de la tensión aplicada
inicialmente. Por lo tanto, si un elemento
con entalladura se carga en tensión hasta que se
produce la fluencia, la raíz de la entalladura
experimentará una tensión de compresión tras
producirse la descarga. Las tensiones de soldeo
que quedan confinadas cuando el metal soldado
se contrae durante el enfriamiento constituyen
un ejemplo de tensiones altamente perjudiciales
que es imposible evitar durante el trabajo de
taller. Estas tensiones son de la magnitud de tensión
de fluencia y las tensiones de compresión y
de tracción siempre deben equilibrarse la una a
la otra, tal y como se indica en la figura 26. Las
elevadas tensiones de tracción de las soldaduras
contribuyen en gran medida al rendimiento insatisfactorio
ante la fatiga de las uniones soldadas.
Las tensiones pueden introducirse mediante
métodos mecánicos, por ejemplo simplemente
cargando la pieza de la misma manera en
que actúa la carga de servicio hasta que se produzca
la deformación plástica local. La deformación
local de la superficie, tal como el granallado
y la laminación constituyen otros métodos mecánicos
que se utilizan frecuentemente en aplicaciones
industriales. La laminación en frío es el
método preferido para mejorar la resistencia a la
fatiga mediante piezas asimétricas tales como
ejes y cigüeñales. Las roscas de tornillos formadas
mediante laminación son mucho más resistentes
a las cargas de fatiga que las roscas
maquinadas. El granallado y el martillado han
demostrado ser métodos altamente eficaces
para aumentar la resistencia a la fatiga de las
uniones soldadas.
Los procesos térmicos producen una
capa superficial endurecida con una elevada tensión
de compresión, a menudo de la magnitud de
la tensión de fluencia. La elevada dureza también
produce una superficie resistente al desgaste;
en muchos casos esta puede ser la razón
fundamental para llevar a cabo el tratamiento de
dureza. El endurecimiento de la superficie puede
conseguirse mediante cementación, nitruración
o endurecimiento por inducción.
Puesto que la magnitud de las tensiones
internas se relaciona con la tensión de fluencia,