¿Por qué fallan los pernos de alta resistencia (grado 12.9)?: Entendiendo la fragilización por hidrógeno.
Características principales / Por qué es importante
- Los pernos de grado 12.9 utilizan acero aleado templado y revenido.
- La alta resistencia proviene de una microestructura endurecida.
- Una mayor dureza también aumenta la sensibilidad a las fallas internas.
- Riesgo mucho mayor de fragilización por hidrógeno en comparación con 8,8 o 10,9.
- Los fallos suelen producirse sin previo aviso.
¿Qué hace diferente al grado 12.9?
Los pernos de grado 12.9 se fabrican con acero aleado templado y revenido. Su alta resistencia proviene de una microestructura endurecida.
Esa fortaleza conlleva una contrapartida.
A medida que aumenta la dureza, el material se vuelve más sensible a ciertos tipos de fallas, especialmente aquellas que implican tensiones internas y microfisuras. La fragilización por hidrógeno encabeza esa lista.
Los sujetadores de menor grado, como los de grado 8.8 o 10.9, son menos vulnerables. En el grado 12.9, el riesgo aumenta significativamente.
Qué es realmente la fragilización por hidrógeno
La fragilización por hidrógeno se produce cuando los átomos de hidrógeno penetran en el acero y lo debilitan desde el interior.
Estos átomos son diminutos. Se difunden en el metal durante procesos como:
- Galvanoplastia (el recubrimiento de zinc es un culpable común)
- Decapado o limpieza con ácido
- Entornos de servicio corrosivos
Una vez dentro, el hidrógeno migra a las zonas sometidas a tensión: la base de la rosca, debajo de la cabeza del perno, en cualquier lugar donde se concentre la tensión. Con el tiempo, reduce la ductilidad y provoca grietas.
El resultado es una fractura frágil. El perno falla con cargas muy inferiores a las que está diseñado para soportar.
Aplicaciones
- Conjuntos de alta resistencia para la industria automotriz
- conexiones de maquinaria pesada
- Uniones de acero estructural
- Equipos industriales de alta carga
- Situaciones que requieren una fijación con alta precarga
¿Por qué los fracasos parecen “repentinos”?
La fragilización por hidrógeno es difícil de detectar debido a la falta de tiempo.
El perno se instala sin problemas. Se mantiene en su lugar durante horas, días, a veces semanas. Luego, sin previo aviso, se suelta.
Esto se denomina fractura tardía.
Normalmente no hay ninguna advertencia visible:
- Sin óxido intenso
- No se permite doblar ni estirar.
- No hay señales de sobrecarga
Desde fuera, parece una rotura inexplicable. Por dentro, los daños se han ido acumulando desde la instalación.
Especificaciones / Consideraciones del comprador
El problema no suele ser el perno en sí, sino lo que le sucede.
Factores de riesgo comunes:
- Recubrimientos electrodepositados sin tratamiento posterior adecuado
- No se requiere horneado (deshidrogenación) después del recubrimiento.
- Alta tensión residual derivada de la fabricación
- Alta precarga durante la instalación
El galvanizado de zinc es un ejemplo clásico. Se utiliza ampliamente para la protección contra la corrosión, pero el proceso introduce hidrógeno. Si los pernos no se someten a un tratamiento térmico posterior (calentándolos para eliminar el hidrógeno), este queda atrapado.
Cómo controlar el riesgo:
- Horneado posterior al emplatado: Tratamiento térmico después del recubrimiento para liberar hidrógeno
- Recubrimientos alternativosSistemas de escamas de zinc / tipo Dacromet
- Control de procesosControl estricto de los pasos de limpieza y recubrimiento.
- Conciencia del diseño: Evite la precarga excesiva y la concentración de tensiones.
Presta especial atención cuando:
- Utilizar pernos de grado 12.9 con recubrimientos electrochapados.
- Se trata de una precarga elevada o una carga cíclica.
- El fallo sería costoso o difícil de detectar.
- El entorno añade tensión de corrosión
Conclusión
Los pernos de grado 12.9 ofrecen un alto rendimiento, pero también son sensibles a mecanismos de falla como la fragilización por hidrógeno.
El problema no se manifiesta durante la instalación. Se desarrolla en el interior del material y sale a la superficie posteriormente, a menudo sin previo aviso.
Elegir el recubrimiento adecuado, controlar los procesos de producción y comprender la aplicación: todo eso es importante.
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