Fractura y anlisis de falla

en elementos de mquinas

Sara RodrguezEscuela de Ingeniera Mecnica

Grupo de Investigacin en Fatiga y Superficies (GIFS)

Universidad del Valle

E-mail: sara.rodriguez@correounivalle.edu.co

10. Determinacin del modo de fralla

Fallas por sobrecarga Fractura frgil Fractura dctil

Fallas por fatiga Fallas por corrosin Fallas por desgaste Distorsin

Elstica Permanente (baja temperatura, creep)

FRACTURA FRGIL

Fractura frgil: aspectos macroscpicos

Deformacin plstica macroscpica ausente oextremadamente limitada.

Propagacin inestable sin aumento adicionalde esfuerzo a velocidades elevadas.

La superficie de fractura es normalmenteperpendicular al esfuerzo normal.

Marcas radiales y/o marcas de sargento,frecuentemente apuntan al origen de lafractura.

Modos de fractura de muestras ensayadas en traccin

Modos de fractura de muestras ensayadas en impacto

Fractura frgil (macroscpico)

Modos de fractura de muestras ensayadas en torsin

Fractura frgil en plano perpendicular al esfuerzo de tensin mximo (a) traccin

(b) torsin

Fractura frgil de un eje estriado

Ilustracin de marcas de fractura frgil (radiales) por sobrecarga de torsin

Marcas radiales o espina de pez

MARCAS CHEVRON O SARGENTO

Marcas de sargento

Aunque el nmero de estructuras que han fallado por

FRACTURA FRGIL es bajo, es un mecanismo de falla

que ha ocurrido y seguir ocurriendo.

Marcas de chevron emanando de origen de las grietas

Fractura frgil: aspectos microscpicos

Propagacin inestable puede ocurrir de forma transgranular (clivaje) o intergranular.

Clivaje: separacin en planos cristalogrficospreferenciales.

Fractura intergranular: asociada a fragilizacinlocalizada en contornos de grano debido atratamientos trmicos, temperatura elevada y/opresencia de medio agresivo.

Transgranular vs intergranular

Intergranular Transgranular

CLIVAJELa fractura por CLIVAJE de los metales ocurre por separacindirecta a lo largo de planos cristalogrficos debido a la roturasimple de los enlaces atmicos. Su caracterstica principal es queusualmente est asociada con un plano cristalogrfico. Esto causauna fractura relativamente plana dentro de cada grano tal como estrepresentado en la figura:

Las facetas planas de la fractura por clivaje a travs de los granosusualmente presentan una alta reflectividad, que le comunica a lasfracturas por clivaje una apariencia brillante.

Cuando las Fracturas de Clivaje son observadas en MicroscopaElectrnica, las facetas de Clivaje muestran pequeas irregularidades enforma de escalonamiento. Dentro de cada grano la grieta puede crecersimultneamente en dos planos cristalogrficos paralelos solapados, ypor clivaje secundario o por cizallamiento para formar escalones.

Por su morfologa caracterstica, la literatura se refiere al Escalonamientode Clivaje como Patrones de Ro (River Pattern).

CLIVAJE

ORIGEN DE LAS GRIETAS

DE CLIVAJE

a) Grietas Paralelas juntndose por

Clivaje Secundario (-B-) o por

Cizallamiento (-C-).

b) Iniciacin de escalones de

Clivaje por el paso de una

dislocacin helicoidal.

c) Formacin de un Patrn de

Ro despus del paso por un

lmite de grano.

Grietas paralelas juntndose por

Clivaje Secundario

Grietas Paralelas juntndose por

Cizallamiento

Iniciacin de escalones de Clivaje despus

del paso por un macla mecnica

Fractura frgil (microscpico)

Tpica morfologa de Aletas de Ventilador

(Fan Shape) y Hojas de Lechuga.

Otras caractersticas de la Fractura por Clivaje

Fractura transgranular - clivage

Formacin de un Patrn de Ro despus del paso por un lmite de grano

Propagacin de la fisura de clivaje

Delta de rio

Delta de rio

Delta de rio

Clivagem

Fe-30Cr

Espina de pez

Superficies de fractura complementarias (superior e inferior) de acero de medio carbono , mostrando fractura frgil iniciada en inclusiones. Fractography Derek Hull

Cambridge University Press

Fractura intergranular

Estero-fotografa