Las piezas mecánicas también pueden romperse cuando las tensiones a las que están sometidas son inferiores al valor de resistencia estática.
Esto ocurre debido al fenómeno conocido como fatiga.
El fallo por fatiga se produce cuando las piezas se someten a cargas repetidas y variables en el tiempo en régimen cíclico y/u oscilatorio y cuando existen zonas con discontinuidades geométricas o defectos mecánicos o metalúrgicos.
Estos defectos suelen ser ocultos o microscópicos y la formación de grietas por fatiga no provoca deformaciones ni estrías en la región de la fractura.
Esta falta de indicación de daños impide detectar el problema antes de que se produzca el fallo por colisión.
Debido a las irregularidades de la superficie o a la presencia de discontinuidades microestructurales, las tensiones locales pueden superar el límite de elasticidad local, de modo que al aplicar cíclicamente la carga se desarrolla una deformación plástica.

El proceso de fatiga puede dividirse en tres etapas:

• Nucleación de grietas en la superficie o en defectos internos o subsuperficiales debido a la acción de tensiones cíclicas.
• Propagación de grietas bajo esfuerzos repetidos.
• Fallo por colisión cuando la sección residual de la pieza se ha reducido hasta tal punto que no puede soportar la carga externa.

El aspecto de la fractura de un órgano mecánico roto por fatiga se caracteriza por dos zonas distintas, la primera relativa a la propagación de la grieta y la segunda a la fractura final debida a la sobrecarga.
La fatiga es un tema estudiado desde el siglo XIX, pero a pesar de ello se sigue creyendo que alrededor del 75% de los fallos mecánicos se deben a este fenómeno.
Por tanto, es comprensible la necesidad de evitar que esto ocurra, sobre todo cuando se trata de un órgano de seguridad.
Por esta razón, hay una serie de pruebas normalizadas que se utilizan para verificar la resistencia a la fatiga.

El régimen de fatiga puede ser de diferentes tipos:

• Flexión plana
• Desviación rotatoria
• Tracción axial

En el caso de la fatiga axial, las normas internacionales más utilizadas son ASTM E466, ASTM E606, ISO 1099 e ISO 12106. Estos ensayos consisten en someter una probeta normalizada a una tensión o deformación cíclica alterna.
Las probetas, en el caso de la sección cilíndrica, tienen el clásico aspecto de reloj de arena y requieren un gran cuidado en su preparación para que no haya elementos externos (imperfecciones superficiales, grietas, radios incorrectos) que puedan influir en el resultado final.
El uso de la probeta es una aproximación necesaria cuando se quieren verificar las características de un material, o cuando la pieza fabricada tiene una forma compleja, o incluso cuando sus dimensiones son tales que no se puede ensayar con las máquinas de ensayo existentes en el mercado.
Las máquinas de ensayo pueden ser de dos tipos: servohidráulico y resonancia.

MáquinasservohidráulicasLas máquinas servohidráulicas para ensayos dinámicos pueden funcionar manteniendo constante la carga, la deformación o el desplazamiento, en función de la magnitud que se esté midiendo. Estas máquinas suelen trabajar con frecuencias del orden de 10-20 Hz.
La alternativa a estas máquinas es explotar la resonancia: se hace vibrar la probeta o la pieza a una frecuencia igual a su frecuencia natural, creando un campo cíclico de desplazamiento y deformación que provoca su rotura.

Máquinas deresonanciaLas máquinas de resonancia tienen la característica de poder trabajar a frecuencias muy altas, de hasta 150 Hz. Esto supone una ventaja desde el punto de vista de los costes, el tiempo, el ahorro de energía y, por último, el medio ambiente.
De hecho, al trabajar a alta frecuencia, los tiempos de ensayo se reducen a una cuarta parte de los necesarios con máquinas servohidráulicas, lo que se traduce en una importante reducción de los costes de ensayo.
Desde el punto de vista medioambiental, además de la reducción del consumo de energía, está el hecho de que las máquinas de resonancia no utilizan los aceites que emplean las máquinas servohidráulicas, lo que evita tener que gestionar su eliminación.

El laboratorio de ensayos de materiales SMT dispone de una flota de ambos tipos de máquinas de ensayo para satisfacer las distintas necesidades de sus clientes. A este respecto, la empresa dispone de una máquina de ensayos por resonancia de 700 kN, que puede ensayar no sólo probetas, sino también piezas de tamaño importante en el sector de la tornillería y el acero nervado para la construcción de hormigón armado.
Esta máquina se utiliza habitualmente para probar la resistencia a la fatiga axial de tornillos y otros componentes que requieren esfuerzos de prueba muy elevados.