Incrustación

El empotramiento es un fenómeno de la ingeniería mecánica en el que las superficies entre los elementos mecánicos de una unión cargada se empotran. Puede provocar una falla por fatiga, como se describe a continuación, y es de particular importancia cuando se considera el diseño de uniones de fijación críticas .

El mecanismo detrás de la incrustación es diferente del de la fluencia . Cuando la carga de la junta varía (por ejemplo, debido a la vibración o la expansión térmica ), los puntos salientes de las superficies imperfectas experimentarán concentraciones de tensión local y cederán hasta que se alivie la concentración de tensión. Con el tiempo, las superficies pueden aplanarse en una cantidad apreciable del orden de milésimas de pulgada.

En uniones de fijación críticas, el empotramiento puede significar una pérdida de precarga . El aplanamiento de una superficie permite que la tensión de un tornillo se relaje, lo que a su vez se correlaciona con una pérdida de tensión y, por lo tanto, de precarga. En uniones atornilladas con longitudes de agarre particularmente cortas , la pérdida de precarga debido al empotramiento puede ser especialmente significativa, causando una pérdida completa de precarga. Por lo tanto, el empotramiento puede conducir directamente al aflojamiento de una unión de fijación y la posterior falla por fatiga .

En las uniones atornilladas, la mayor parte del empotramiento se produce durante el apriete. Solo el empotramiento que se produce después de la instalación puede provocar una pérdida de precarga, y se pueden observar valores de hasta 0,0005 pulgadas en cada contacto de superficie, según lo informado por SAE. ^{[ cita requerida ]}

La incrustación se puede evitar diseñando superficies de contacto de una junta con una gran dureza superficial y un acabado superficial muy liso . Las superficies excepcionalmente duras y lisas tendrán menos susceptibilidad al mecanismo que provoca la incrustación.

En la mayoría de los casos, es inevitable que se produzca algún grado de empotramiento. Dicho esto, se deben evitar las longitudes de agarre cortas. En el caso de dos uniones atornilladas de diseño e instalación idénticos, excepto que la segunda tiene una longitud de agarre más larga, la primera unión tendrá más probabilidades de aflojarse y fallar. Dado que ambas uniones tienen la misma carga, las superficies experimentarán la misma cantidad de empotramiento. Sin embargo, la relajación de la tensión es menos significativa para la longitud de agarre más larga y la pérdida de precarga se minimizará. Por este motivo, las uniones atornilladas siempre deben diseñarse teniendo en cuenta cuidadosamente la longitud de agarre.

Si no se puede evitar una longitud de agarre corta, el uso de arandelas elásticas cónicas ( arandelas Belleville o resortes de disco) también puede reducir la pérdida de precarga del perno debido a la incrustación.

• Relajación del estrés

• Comer, Dr. Jess. (2005); "Fuente de fallas por fatiga de sujetadores roscados", [1]
• T. Jaglinski, et al. (2007); "Estudio de la pérdida de carga de los pernos en uniones de aluminio atornilladas", [2]

• Comité de evaluación y diseño de fatiga de SAE