Mecanica de La Fractura-Aceros

7/31/2019 Mecanica de La Fractura-Aceros

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Universidad Nacional de SanAgustn

Mecanica de la Fractura

Capitulo VIII

FRACTURA DE ACEROS

Ing. Juan Manuel Jara G.


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Es la separacin de un slido bajo tensin endos o ms piezas. En general, la fracturametlica puede clasificarse en dctil y frgil.

La fractura dctil ocurre despus de una intensadeformacin plstica y se caracteriza por unalenta propagacin de la grieta.

La fractura frgil se produce a lo largo de planoscristalogrficos llamados planos de fractura ytiene una rpida propagacin de la grieta.


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Fractura trasngranular

Las grietas propagan cortando los

granos.


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Fractura intergranular

Las grietas propagan a lo largo

de las fronteras de grano.


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Tenacidad de Materiales Ingenieriles


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INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA

El aumento de temperatura favorece la

deformacin plstica (el deslizamiento de

dislocaciones es ms fcil), y las bajas temperaturas

favorecen la fractura.

Tensin de fluencia (movimiento de dislocaciones)

disminuye al aumentar la temperatura.

Resistencia a fractura (enlaces) casi independiente

de la temperatura.


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FATIGA

Muchas aplicaciones industriales llevan asociadauna carga cclica en lugar de esttica y en ese

caso, los materiales se rompern a tensiones

mucho menores que aquellas que puede soportar

la pieza bajo la aplicacin de una nica tensin

esttica. La fatiga es el fenmeno general de fallo

del material tras varios ciclos de aplicacin de una

tensin menor a la de rotura.


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Rotura por fatiga

Rotura por fatiga se da como consecuencia de

esfuerzos repetidos y variables debindose a un

desmemizamiento de la estructura cristalina,

con el consiguiente deslizamiento progresivo de

los cristales, con produccin de calor.


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Caracterstica de la fractura por fatiga

El aspecto de las piezas rotas por fatiga presentanen su superficie de rotura dos zonas caractersticasque son:

Una zona lisa, de estructura finsima y brillante: larotura por fatiga se da despus de un periodorelativamente largo.

Una zona de cristales grandes, o de estructura

fibrosa: cuando la rotura por fatiga se dainstantneamente debido a la disminucin deseccin.


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Las circunstancias que influyen en la rotura por

fatiga de un material metlico son:

Estado de la superficie: el estado de esta tiene gran importancia sobre la

rotura por fatiga.

Variaciones de seccin: el lmite de fatiga se reduce por los cambios bruscos

de seccin no acordados con radios amplios, entalladuras de cualquier otra

clase.

Temperatura: en casi todos los materiales metlicos el aumento de

temperatura por encima de cierto valor, disminuye el lmite de fatiga.

Tratamientos trmicos: las tensiones internas provocadas por tratamientos

trmicos, crean localizacin de esfuerzos que pueden originar fisuras.

Homogeneidad de la estructura cristalina: cuando la estructura no eshomognea puede suceder que los cristales ms pequeas, se acuen entre

las ms grandes, originando fisuras y la consiguiente disminucin de seccin.

Corrosin: cuando la corrosin existe no tiene tanto problema., pero si va

actuando, cada punto de corrosin se convierte como si fuera una entalle

rebajando notablemente el lmite de fatiga.


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Ensayo de fatiga


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La resistencia a la fatiga es como la cuarta parte

o la mitad de la resistencia a la traccin.

Curvas de fatiga


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FLUENCIA

Cuando se realiza el ensayo de tensin -deformacin a temperatura ambiente, se observaque el comportamiento elstico de la deformacin

se puede definir mediante la ley de Hooke y nocambia con la temperatura.

Si este ensayo se realiza a temperatura elevada seobserva que la deformacin aumenta de forma

gradual con el tiempo. Inicialmente se presenta unadeformacin elstica instantnea y luego unadeformacin plstica.

Q l d f i Fl i ?


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Que es la deformacin por Fluencia?La fluencia se puede definir como la deformacinplstica que tiene lugar a temperatura elevada bajo

una carga constante y durante un periodo largo detiempo.

curva tpica de termofluencia

La pendiente de la curva (de/dt = e ) se

designa como velocidad de termofluencia


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Perno Fracturado

El perno presenta recubrimiento de zinc, la falla se localiz a la altura del hilo nmero 13,

empezando a contar desde la cabeza. Este corresponde al primer hilo de trabajo del perno,

dado que hasta este punto se apret la tuerca. La superficie de fractura presenta formacin de

xidos frricos y ferrosos.

Se observa una falla de tipo dctil contopologa de baja a media rugosidad,

tpica de falla por sobrecarga en

tensin y un poco de torsin.

Las flechas muestran mltiples frentes

de propagacin de grietas a lo largo de

la raz del hilo de la rosca.


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El sector 1 muestra el primer plano de propagacin de falla, a velocidad media.

El sector 2, por su baja rugosidad, indica una rpida propagacin de las grietas.

En el sector 3, se puede observar una alta rugosidad en el material libre de corrosin, que

fall por sobrecarga en tensin al final.

Puede verse la deformacin

tpica de copa y cono para falladctil en el dimetro mayor,

acompaada de estras

"chevrons" que indican el lugar

desde donde se propagan las

grietas.


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Detalle de la raz del filete en el hilo decimotercero mostrando que no existi un concentrador de

esfuerzos adicional a la misma raz. La diferencia de colores en las superficies de fractura evidenci

la diferencia de velocidades de propagacin de grietas


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Se observan las superficies de fractura del segundo fragmento de perno analizado.

Es interesante ver como se propagaron las grietas desde toda la longitud de la raz

del hilo de la rosca hacia el interior, generando dos planos paralelos de fractura a laaltura del hilo.


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