Falla por fatiga de un perno con brida M16

Cuando se trata de pernos, hay muchas cosas diferentes que se deben tener en cuenta para garantizar la longevidad de su construcción. Si bien los pernos suelen ser bastante fáciles de ensamblar, también hay una serie de cosas que pueden salir mal, lo que hace que tengas que agregar nuevos pernos a lo que sea que estés haciendo. Si se está utilizando un perno en maquinaria, estas fallas a menudo pueden significar que las máquinas dejarán de funcionar causando problemas aún mayores.

 

 

La falla por fatiga de un perno con brida M16 es una de las muchas cosas que debe considerar cuando se trata del ensamblaje de sus proyectos. La falla por fatiga es mucho más común de lo que mucha gente espera, pero lo que es más importante, la falla por fatiga es en realidad la razón por la cual se produce más del 90 por ciento de las roturas de pernos. Naturalmente, con esa estadística en mente, se vuelve bastante obvio por qué la falla por fatiga es una de las cosas que deberá considerar. Es por eso que hemos creado esta guía que lo ayudará a comprender completamente qué causa la falla por fatiga y cómo crear potencialmente las condiciones adecuadas para evitar la falla por fatiga.

 

 

¿Qué es la falla por fatiga?

La falla por fatiga muestra que durante la instalación de un perno, hubo una falta de precarga. La falta de precarga también puede ocurrir después de que se haya completado la instalación. Para comprender visualmente cómo se ve la falla por fatiga en la mayoría de los metales, puede imaginar una barra de metal delgada que comienza a doblar hacia adelante y hacia atrás varias veces. Con el tiempo, el lugar donde se produce la flexión sufrirá una falla por fatiga que conducirá a su rotura. Esa misma imagen visual se puede aplicar a un perno si desea obtener una mejor vista de cómo un perno puede realmente romperse debido a una falla por fatiga.
Otra forma de entender la falla por fatiga es darse cuenta de que los pernos van a fallar cuando la tensión con la que tienen que lidiar es mayor que su nivel de resistencia. Con el tiempo, esto podría hacer que el perno falle y podría provocar una falla por fatiga.

 

 

¿Cuándo fallan los pernos por falla por fatiga?

 

Los pernos suelen fallar por fatiga cuando han estado expuestos a cargas cíclicas que exceden una amplitud preespecificada. En general, las uniones atornilladas tendrán que pasar por pruebas de fatiga de carga axial para determinar qué grado de carga cíclica es necesario para que fallen. También existe un estándar de prueba global establecido como ISO 3800:1993. En general, la amplitud de la tensión específica se suele repetir entre 104 y 107 ciclos hasta que se produce la falla por fatiga.

 

 

¿Cuáles son las etapas de la falla por fatiga?

 

Hay cuatro etapas para la falla por fatiga. Lo que es importante recordar acerca de esto es que, ya sea que se trate de ciclos altos o bajos, se llevan a cabo los mismos pasos básicos antes de completar la falla causada por la falla por fatiga. Las cuatro etapas son:
1. Iniciación de grietas
2. Etapa de crecimiento de grietas I
3. Etapa de crecimiento de grietas II
4. Fracaso

Hay algunas cosas importantes para recordar cuando se trata de estas etapas. Uno de ellos es que, en general, la fase de crecimiento de grietas puede detenerse si las cargas son lo suficientemente pequeñas como para caer por debajo de un umbral crítico. Aún así, siempre existe la posibilidad de que crezcan grietas por fatiga a partir de defectos y grietas tan pequeñas como 10 μm. Lo que es seguro es que si la tasa de crecimiento aumenta, entonces generalmente la tensión también aumentará, lo que conduciría a que las estrías de fatiga sean visibles en la parte superior de la superficie de fractura.

 

 

¿Qué tan fuerte es un perno con brida M16 y cuál es su resistencia?

 

Muchas veces, la resistencia dependerá del fabricante y proveedor que esté utilizando para sus pernos. Si desea pernos de alta calidad, siempre puede comprarlos a través de AYA Fasteners, un sitio web que le brinda cientos de opciones sin que tenga que preocuparse de que sus pernos no sean suficientes para completar el trabajo para el que los necesita.
Aproximadamente un tornillo hexagonal M16x2.0 La clase 5.8 suele tener un límite de resistencia de alrededor de 10 Mpa.

 

 

 

 

 

¿Por qué suele ocurrir la falla por fatiga?

 

Hay cuatro razones por las cuales la falla por fatiga de los pernos es común, estas incluyen:
1. La carga cíclica conduce al aflojamiento automático del perno
2. El perno se instaló incorrectamente
3. No apretar el perno
4. Diseño de unión insuficiente
Recuerde que la falla por fatiga es el resultado de una falta de precarga. Esta información por sí sola a menudo es suficiente para protegerlo de tener que experimentar una falla por fatiga, ya que, en su mayor parte, puede asegurarse de que se haya utilizado la precarga correcta en cada caso y proyecto para el que está utilizando pernos.

 

 

¿Qué es la carga cíclica?

 

La carga cíclica se refiere a cuando las cargas se aplican, eliminan y vuelven a aplicar en un patrón o forma repetitiva. Esta aplicación continua y repetida de carga provocará variaciones en los esfuerzos y tensiones que, en última instancia, podrían provocar que el perno se afloje por sí solo.

 

 

¿Qué es la precarga del perno?

 

La precarga del perno como término se refiere a la tensión que se crea cuando dos materiales se unen y se mantienen en su lugar mediante un perno. Cuando la tensión está en su precarga óptima, la carga de trabajo se distribuirá uniformemente desde el perno hasta el resto del conjunto. Como resultado, el perno no tendrá que lidiar con soportar su carga completa nunca más. Esto reduce automáticamente las posibilidades de fatiga por falla.

 

 

¿Es lo mismo precarga que torque?

 

En pocas palabras, estos dos valores no son lo mismo. Sin embargo, existe una relación lineal entre los dos. A un nivel completamente teórico, cada valor de par tiene un valor de precarga correspondiente. El valor exacto de estos depende ya que no hay un coeficiente de fricción establecido. En cambio, hay un mínimo y un máximo y el coeficiente de fricción generalmente tendrá un valor establecido entre esos dos.

 

 

¿Por qué es importante la precarga?

La precarga ayuda a mejorar la precisión en las direcciones radial y axial. Esta precisión mejorada es la razón por la cual la precarga es crucial. También es importante recordar que, en la mayoría de los casos, a mayor precarga, menos posibilidades de follar.

¿Cómo se puede prevenir la falla por fatiga de las uniones atornilladas?
Para evitar la falla por fatiga de las uniones atornilladas, lo más importante que puede hacer es asegurarse de que se haya aplicado la precarga correcta. También debe asegurarse de que la precarga no se pierda durante el funcionamiento. Es importante recordar que aplicar la precarga correcta a veces puede ser difícil, sin embargo, eso no significa que no deba intentar aplicar la precarga correcta.

 

 

¿Qué condiciones podrían dificultar evitar la falla por fatiga en los pernos?

 

Hay muchos desafíos cuando se trata de fallas por fatiga, especialmente considerando que el aflojamiento automático a menudo puede tener efectos nefastos en el proceso y la longevidad de un perno. Cuando se trata de una unión atornillada, las condiciones que debe tener más en cuenta se relacionan con los cambios de temperatura y el medio ambiente. Lo que es importante recordar es que las temperaturas altas o bajas sostenidas pueden dar lugar a variaciones significativas en las condiciones de fricción.
La oxidación y la corrosión, que son particularmente comunes en áreas con alta humedad, también pueden ser condiciones que afectarán en gran medida la efectividad de un perno. De hecho, una tuerca y un tornillo que se hayan corroído mucho serán casi imposibles de desmontar sin que se destruya el tornillo. Como tal, en esas situaciones, la falla por fatiga es casi una garantía.
Otra cosa a considerar es si habrá mucha vibración en la maquinaria para la que ha utilizado el perno. La vibración excesiva no solo puede provocar el aflojamiento automático, sino que, en ocasiones, también es posible que provoque una falla por fatiga. Como tal, eso es algo que se debe considerar con anticipación para garantizar que la construcción se sostenga durante el mayor tiempo posible.

 

 

Conclusión

 

Uno de los grandes problemas con la falla por fatiga es que a menudo puede ser el resultado de las condiciones que rodean a sus tornillos y tuercas. Desde las variaciones de temperatura hasta la corrosión y la oxidación, hay algunas formas diferentes en las que su perno puede verse afectado y, en última instancia, fallar. Además de las condiciones en las que se coloca y se deja el perno, también está la cuestión de la instalación. Si no se aplica la precarga correcta durante el proceso de instalación, entonces está casi garantizado que el perno en cuestión no sufrirá una falla por fatiga. Como tal, hay muchas variaciones tempranas a considerar cuando se trata de instalar sus pernos de manera segura.

 

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