Fractura por fatiga

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  • Publicado : 29 de agosto de 2012
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Básicamente, fatiga crack propagación puede dividirse en tres etapas: etapa I (grietas cortas), etapa II (grietas largas) y etapa III (fractura final).
• Fase I: una vez iniciado, una grieta de fatiga se propaga a lo largo de planos de alta tensión de cizalla (45 grados), representados como esquemáticamente en la figura 1. Esto se conoce como etapa I o la etapa de propagación de crecimientocorto crack.
La grieta se propaga hasta que se desaceleró por una barrera microestructural como un límite de grano, inclusiones o zonas perlítica, que no pueden dar cabida a la dirección de crecimiento inicial de crack. Por lo tanto, el refinamiento de grano es capaz de aumentar la resistencia a la fatiga del material mediante la inserción de una gran cantidad de barreras microestructurales, esdecir, los límites de grano, que han de superar en la fase de propagación. Tratamientos mecánicos superficiales como tiro granalladoras y superficie rodante, contribuyan al aumento del número de barreras microestructurales por unidad de longitud por el aplanamiento de los granos.
• Etapa II: cuando el factor de intensidad de tensiones k aumenta como consecuencia del crecimiento de crack o mayorescargas aplicadas, resbalones comienzan a desarrollarse en distintos planos cerca de la punta de crack, iniciando la etapa II. Durante la etapa I es orientados a 45 grados en relación con la carga aplicada, propagación en fase II es perpendicular a la dirección de la carga, como se muestra en la figura 1.
Una característica importante de la etapa II es la presencia de ondas de superficies conocidocomo "estrías", que son visibles con la ayuda de un microscopio electrónico de barrido. No todos los materiales de ingeniería presentan estrías. Se ven claramente en los metales puros y muchas aleaciones dúctiles como el aluminio. En aceros, se observan con frecuencia en aleaciones de trabajado en frío. La figura 2 muestra ejemplos de estriaciones de fatiga en intersticial libre de acero yaleaciones de aluminio. El mecanismo más aceptado para la formación de estrías en la superficie de fractura de fatiga de los metales dúctiles, los sucesivos mitigar y afilado de la punta de crack, representada en la figura 3.
• Etapa III: Finalmente, la etapa III está relacionado con crecimiento inestable crack como Kmax enfoques KIC. En esta etapa, el crecimiento de crack es controlada por estáticasmodos de falla y es muy sensible a la microestructura, proporción de carga y estado de estrés (esfuerzo o carga de cepa de plano).
Macroscópicamente, la superficie de fractura de fatiga puede dividirse en dos regiones distintas, como se muestra en la Fig. 4. la primera región se corresponde con el crecimiento de crack de fatiga estable y presenta un aspecto suave debido a la fricción entre las carasde la estela de crack. A veces, concéntricas marcas conocidas como "marcas de playa" pueden verse en la superficie de fractura de fatiga, como resultado de sucesivas detenciones o disminución en la tasa de crecimiento de crack de fatiga debido a una caída de carga temporal, o debido a una sobrecarga que presenta un campo de tensiones residuales de compresión por delante de la punta de crack.
•Fractura final: la otra región corresponde a la fractura definitiva y presenta un aspecto fibroso e irregular. En esta región, la fractura puede ser frágil o dúctil, dependiendo de las propiedades mecánicas del material, las dimensiones de la pieza y las condiciones de carga.
La fracción exacta del área de cada región depende del nivel de la carga aplicada. Alta aplica resultado de cargas en unárea de propagación de la pequeña grieta estable, como se muestra en la figura 4. Por otro lado, si se aplican cargas más bajas, el crack tendrá que crecer más tiempo antes de que el factor de intensidad de la tensión aplicada K, alcanza el valor de resistencia a la fractura del material, resultando en un área más pequeña de fractura rápida, Fig. 4b.
• Trinquete marcas: marcas de trinquete son...
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