Calculo Esfuerzos Residuales Mediante Metodo Difraccion Rayos X

´ ´ UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA

´ FACULTAD DE INGENIER´ MECANICA IA

´ MAESTR´ EN CIENCIAS DE LA INGENIER´ MECANICA IA IA ´ ANALISIS INSTRUMENTAL

TRABAJO FINAL MEDIDA DE ESFUERZO RESIDUAL PARA ASEGURAR LA ´ INTEGRIDAD ESTRUCTURAL MEDIANTE EL METODO ´ DE DIFRACCION DE RAYOS X PROFESORA:

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´ Indice general
´ 1. INTRODUCCION 1.1. Definici´n de Esfuerzo . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . o 1.2. El origen de los Esfuerzos Residuales . . . . . . . . . . . . . . 1.3. M´todos de medici´n de esfuerzos residuales . . . . . . . . . . e o 1.3.1. M´todos Mec´nicos de medici´n del esfuerzo residual . e a o 1.3.2. M´todos Ultrasonido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 1.3.3. M´todos Difracci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e o 1.3.4. Otros m´todos . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . e ´ 2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA DIFRACCION DE RAYOS X 2.1. Estructura Cristalina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Ley de Bragg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Medici´n de la deformaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o o 2.4. Determinaci´n del Esfuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.5. Profundidadde penetraci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o ´ 3. DETERMINACION DE ESFUERZOS RESIDUALES POR ´ DIFRACCION DE RAYOS X 3.1. Breve historia del m´todo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 3.2. T´cnica Utilizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 3.3. Generaci´n de rayos X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 29 29 30 35 20 21 23 24 27 27 6 7 8 12 14 16 17 192

3.4. Utilizaci´n en investigaciones en la actualidad . . . . . . . . . o 3.5. Ejemplos de Equipos Comerciales utilizados con esta t´cnica . e 3.6. Fuentes de Error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. CONCLUSIONES

37 38 40 43

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´ Indice de figuras
1.1. Estado General de Esfuerzo Tridimensional . . . . . . . . . . 8

1.2. Relaci´n entre la temperatura, elesfuerzo y la microestructura 11 o 1.3. Categorizaci´n de los esfuerzos residuales de acuerdo a las o escalas de longitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Roseta para medici´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 13 14

1.5. Bandas extensom´tricas para medici´n de esfuerzos residuales) 15 e o 1.6. Equipo de ultrasonido para medici´n de esfuerzo residuales . o 2.1. a)Indicesde Miller, b)Celda elemental cubica centrada en el cuerpo, c)Celda elemental cubica centrada en las caras . . . . 2.2. Difracci´n de rayos X por un cristal . . . . . . . . . . . . . . o 2.3. Sistema de coordenadas utilizado para el c´lculo de la defora maci´n superficial y los esfuerzos . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.4. Esquema que muestra los planos de difracci´n en paralelo a o la superficiey en un ´ngulo de ϕψ . . . . . . . . . . . . . . . a 2.5. Profundidad de penetraci´n vs sen2 ψ en diferentes metales y o radiaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Caracter´ ısticas b´sicas de un experimento de DRX . . . . . . a 3.2. Muestra el estado de los esfuerzos residuales en P despu´s de e la introducci´n de un agujero . . . . . . . . . . . . . . . . . . o3.3. a) Muestra libre de esfuerzos, b) Muestra con esfuerzos en su microestructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 33 32 28 31 26 25 22 24 17

3.4. Representaci´n esquem´tica del m´todo de sen2 φ o a e 3.5. Orientaci´n de los componentes de deformaci´n o o

. . . . . . . . . . . . .

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3.6. Espectro continuo en funci´n de la diferencia de potencial . .o 3.7. Difractometro de rayos X Multifuncional . . . . . . . . . . . . 3.8. Equipo Comercial: IPD3000 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.9. Fotograf´ de un sistema portable t´ ıa ıpico . . . . . . . . . . . .

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Cap´ ıtulo 1

´ INTRODUCCION
En la actualidad, con el desarrollo computacional y la implementaci´n o de t´cnicas anal´ e ıticas y poderosas aplicaciones de m´todos...