Creep

Materiales II

MATERIALES II CREEP (Fluencia Lenta)
En muchas aplicaciones los componentes se ven obligados a soportar cargas constantes durante lapsos prolongados, como por ejemplo álabes de rotor de turbina, filamento de tubos y válvulas, cables de acero, etc. En tales circunstancias el material puede continuar deformándose hasta que su utilidad se ve seriamente perjudicada. Tales tipos dedeformaciones dependientes del tiempo pueden ser casi imperceptibles, pero crecen durante toda la vida útil de la pieza y llevan a la rotura, aún sin que la carga haya aumentado. Con cargas aplicadas por corto tiempo, como en un ensayo de tracción estático, hay una deformación inicial que aumenta simultáneamente con la carga. Si, bajo cualquier circunstancia, la deformación continúa mientras lacarga se mantiene constante, a esta deformación adicional se la conoce como CREEP. El fenómeno conocido como "creep", se define como: "la parte dependiente del tiempo de las deformaciones provenientes de tensiones". Debido a su estrecha conexión con altas temperaturas en aplicaciones importantes, se suele asociar al creep con problemas vinculados con temperaturas elevadas. Esto es ciertoúnicamente si las temperaturas elevadas se definen relativas al punto de fusión Tm δ, el plomo muestra un creep significativo a temperatura ambiente y el asfalto, por ejemplo, a temperaturas menores. En algunos materiales, como el concreto y la madera, la temperatura no es un factor importante. Recientes desarrollos en el análisis del creep se han vinculados con aleaciones resistentes al color como lasempleadas en turbinas a gas y plantas de poder a vapor. Como la tendencia en los diseños actuales es de incrementar continuamente la temperatura de servicio, la situación se hace cada vez más crítica. MECANISMOS DE CREEP. 1) Componentes fundamentales. La Fig.1 representa una curva de creep. La misma se obtiene aplicando una tensión o carga constante a la pieza y midiendo las deformaciones que se vanproduciendo con el tiempo, manteniendo la temperatura constante.

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Las deformaciones representadas por las ordenadas pueden asociarse a tres tipos distintos de mecanismos, que pueden visualizarse dividiendo la deformación en las tres partes indicadas en la Fig.1. La primera parte es la deformación elástica (más la deformación plástica si la tensión es suficientementealta) y ocurre casi instantáneamente, bajo la acción de la tensión aplicada: es la deformación ordinaria dada por el diagrama de tensión-deformación. Si la expansión térmica que la temperatura produce es significativa, puede ser incluida en este componente. La segunda es la componente transitoria cuya característica principal es que tiene tasa (“velocidad”) decreciente. La deformación es rápidaal comienzo pero gradualmente se hace más lenta a medida que se aproxima a un valor fijo determinado. La tercera es la componente permanente que aumenta continuamente, a tasa constante bajo tensión constante. Por tratarse de un movimiento similar al flujo viscoso, se lo conoce a veces como creep viscoso. NOTA: la parte primaria se omite a veces de la curva de creep. Las otras dos partes –componentes transitoria y permanente - constituyen la deformación total identificable con el creep. Ambas componentes son dependiente de la temperatura mediante la ecuación de Arrhenius. El creep viscoso es comúnmente insignificativo a temperaturas inferiores al 50 % del punto de fusión, mientras que el creep transitorio se observa en todas las temperaturas, aún cerca del cero absoluto. De ahí que alcreep transitorio a veces se lo llama creep frío, y al creep viscoso creep caliente. A continuación analizaremos los mecanismos supuestos en los dos componentes del creep. 2) Creep transitorio. Se identifica al creep transitorio con diversos mecanismos, dependiendo su importancia del material y magnitud de las tensiones involucradas. Dentro del régimen elástico la componente más importante es el...