Estudio del comportamiento a fatiga de metales dúctiles para embutición. influencia de la deformación previa y análisis del fenómeno de pandeo

ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO A FATIGA DE METALES DÚCTILES PARA EMBUTICIÓN. INFLUENCIA DE LA DEFORMACIÓN PREVIA Y ANÁLISIS DEL FENÓMENO DE PANDEO
Cristina Gómez, José L. Núñez, Susana Calvo, E. Fullola, José L. Pelegay Área de Mecánica y Nuevos Materiales, Instituto Tecnológico de Aragón (ITA), María de Luna, 8, 50018-Zaragoza, España. Resumen. En el presente trabajo se analiza la influencia en elcomportamiento a fatiga que, sobre dos aceros con diferentes composiciones, ambos adecuados para la fabricación de productos mediante conformado metálico, tiene el nivel de deformación inicial y el nivel de deformación media bajo el que se realizan los ensayos. Los aceros analizados responden a la denominación DC05 (DIN EN 10130) y ZStE 260 (DIN EN 10268). En los dos casos se aceptan como válidaspara describir el comportamiento de ambos materiales las expresiones propuestas por Ramberg-Osgood [1] para la curva tensión – deformación cíclica del material (σ-ε cíclica), así como las propuestas por Basquin [2], Manson-Coffin [3], [4] para la expresión de la relación amplitud de deformación total – vida (ε-N). La caracterización a fatiga de dichos materiales se realiza conforme aprocedimientos de laboratorio previamente puestos en marcha en el ITA ([5] y [6]) usando como punto de partida las recomendaciones propuestas por la ASTM ([7], [8] y [9]). Debido a la geometría de las probetas analizadas (pequeño espesor, entorno a los 1.5 mm.), los problemas más frecuentes encontrados han estado asociados al fenómeno de pandeo de las probetas bajo cargas de compresión, cuya solución se haabordado mediante diversas técnicas experimentales y la fabricación de utillajes de ensayos adecuados (como se describe, entre otros, en [10]). Abstract. In the current work, the influence of the initial and medium strain under which fatigue tests are performed in the fatigue behaviour of two different steels for deep drawing is analysed. The two steels analysed has the commercial denomination DC05(according to DIN EN 10130) and ZStE 260 (DIN EN 10268). In both cases, the expressions proposed by Ramberg-Osgood [1] for the cyclic stress-strain curve (σ-ε) as well as those proposed by Basquin [2] and Manson-Coffin [3], [4] for the relationship between strain amplitudes and life (ε-N curve) are assumed as valid. The fatigue characterisation of both materials is made according to standardlaboratory procedures, previously developed and setting up in the ITA ([5] and [6]), using for that as basis the recommendations proposed by ASTM ([7], [8] and [9]). The most usual problems found during the tests have been associated to buckling in the specimens under compression loads. Those problems, due to the geometry of the specimens tested (small thickness, about 1.5 mm.), have been solved byusing several experimental techniques and by manufacturing specific tests tooling (as is described in [10]).

1. INTRODUCCIÓN Los componentes de la industria actual, están generalmente sujetos a deformaciones previas debido a los procesos de fabricación en los que se ven envueltos, o a operaciones posteriores (ya sean intencionadas o no) sobre el producto terminado. Todas estas predeformacionespueden ser potencialmente peligrosas y reducir considerablemente la vida a fatiga del componente o incluso beneficiosas si generan tensiones residuales opuestas a las cargas de servicio. Para una adecuada estimación de la vida a fatiga en estos componentes, tanto el daño como los efectos beneficiosos de estas predeformaciones deberían ser considerados por los modelos de predicción de vida a fatiga.Para ello se ha analizado el efecto de la deformación inicial sobre dos materiales (DC05 y ZStE260) comúnmente empleados para la fabricación de

componentes por conformado metálico. El comportamiento a fatiga se ha determinado mediante ensayos de amplitud de deformación constante sobre probetas sin predeformar y con una predeformación en tracción del 15%, con el fin de establecer un análisis...