Metal Mecanica

FRACTURA Y FRAGILIDAD
La fractura es la separación o fragmentación de un sólido bajo la acción de un esfuerzo y con la formación de nuevas superficies. La fractura se considera como la culminación de los procesos esfuerzo-deformación, y transcurre en tres etapas:    Iniciación o nucleación de grietas. Propagación de grietas. Separación final.

Por la cantidad de deformación plástica previa,la fractura se clasifica en dúctil si hay deformación plástica previa notable y frágil si existe poca o nula deformación. El tipo de fractura depende tanto del material como de las condiciones de carga y ambientales.

Energía de fractura por impacto para un acero al carbono

Esquema de la respuesta de una barra cilíndrica de metal a una fuerza de tracción de dirección opuesta a sus extremos.(a) Fractura frágil. (b) Fractura dúctil. (c) Fractura totalmente dúctil. Las fracturas también se clasifican por la trayectoria de la grieta como:  Intergranular (IG). La propagación sigue los límites de grano.  Transgranular (TG). A través de los granos, la que a su vez se subdivide en cristalina y no-cristalina.

Principales mecanismos de fractura de los metales: 1. Fractura dúctil. b)Clivaje. c) Fractura Intergranular. Cuando una fractura ocurre bajo una sola aplicación de carga y en un tiempo muy corto, se llama fractura estática o por sobrecarga. Los tipos de fractura estática son dúctiles y frágiles. Cuando la fractura resulta de la aplicación de cargas repetitivas o fluctuantes, o bien transcurre en un tiempo largo se le llama fractura dinámica, progresiva o retardad y lostipos de estas son: 1. Fatiga: Fractura que se resulta de la aplicación de cargas repetitivas o fluctuantes. 2. Agrietamiento: Por corrosión y esfuerzo, mal llamada corrosión bajo esfuerzos y es un agrietamiento lento por la acción sinergética de una carga sostenida y un ambiente corrosivo.

3. Agrietamiento por termofluencia: Es la propagación de grietas en un material que se deforma entermofluencia que es la deformación a través del tiempo y bajo un esfuerzo constante. Estas formas de fractura transcurren hasta que la grieta ha reducido la sección transversal a un punto tal que el esfuerzo en la sección remanente iguala a la resistencia del material y se presenta una fractura por sobrecarga que puede ser dúctil o frágil. MECÁNICA DE FRACTURA La mecánica de fractura es un métodomatemático con el cual se introduce el efecto de una grieta en un cuerpo y poder determinar resistencia a la fractura y en algunos casos la rapidez de crecimiento de la grieta en un cuerpo cometido a esfuerzos. La fractura de cualquier componente significa el fin de su vida útil y si esta ocurre durante la fabricación significa el desecho de esa pieza; por tanto, el estudio de la fractura es fundamentalpara establecer los límites de utilidad de un componente. La mecánica de fractura estudia las relaciones cuantitativas entre los esfuerzos que provocan la fractura y la condición estructural del cuerpo que la contiene, entendida esta como: 1. Propiedades mecánicas: limite elástico, resistencia a la tensión, tenacidad a la fractura, ductilidad. 2. Geometría y dimensiones: Forma, tamaño de la seccióntransversal, puntos de aplicación de cargas. 3. Estado de esfuerzos: esfuerzo plano, deformación plana, corte puro, estados-combinados. 4. Tipo, orientación y tamaño de grietas: grietas pasantes, no pasantes, internas, planas, inclinadas, grietas cortas, grietas largas. 5. Tipo de fractura: Frágil, dúctil, fatiga, termofluencia, agrietamiento por corrosión y esfuerzos. En la práctica, la mecánicade fractura busca responder tres preguntas fundamentales. 1. ¿Cuál es la carga o esfuerzo de fractura? 2. ¿Qué contenido de defectos o tamaño de grieta produce fractura bajo una carga dada? 3. El tiempo que tarde en ocurrir la fractura. A continuación se describen los principios básicos de la mecánica de fractura, partiendo del cálculo de la resistencia teórica a la fractura y culminación con...