Procesos de fractura

ANALES DE MECÁNICA DE LA FRACTURA, Vol. 18, (2001)

43 EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS DE LIMPIEZA SUPERFICIAL EN LA VIDA ÚTIL A FATIGA DE LAS ALEACIONES DE ALUMINIO 7075 T7351, 2024 T3 Y 7050 T7451 N. Valencia(1), M. Sáez(2), M. Páez(2), A. Monsalve(3) (1) Academia Politécnica Aeronáutica, Departamento de Investigación (2)Departamento de Química de los Materiales, Facultad de Química y Biología,USACH, Casilla 40, Correo 33, Santiago, Chile. (3) Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Facultad de Ingeniería, Casilla 10233, Santiago, Chile

Resumen : Se estudia la influencia de distintos métodos de limpieza superficial en la resistencia a la fatiga de aleaciones comerciales de aluminio bajo norma aeronáutica. Se sometió a ensayos de resistencia a la fatiga en viga rotatoria a tresaleaciones Al 7075 T7351, 2024 T3 y 7050 T7451 en tres condiciones superficiales distintas: sin decapado, decapado ácido y decapado básico. Se observó que el decapado básico produce una importante reducción en la resistencia a cargas cíclicas con relación al estado sin decapar en el caso de las aleaciones 7075 T7351 y 7050 T7451. En el caso de la aleación 2024 T3, ninguno de los dos tipos de decapadoestudiados ejerce influencia en la vida útil a fatiga. Abstract: The influence of different surface treatment on the resistance to fatigue of commercial alloys of aluminum under aeronautical norm was studied Three Al alloys 7075 T7351, 2024 T3 and 7050 T7451, having different surface treatment, alkaline etching, acid etching and without etching were tested to rotatory fatigue in a bending beam. In thecase of the alloys 7075 T7351 and 7050 T7451, alkaline etching reduces markedly the resistance to recurrent loads in comparison with that having no chemical surface treatment.. In the case of the alloy 2024 T3, the surface treatment employed have no effect on the fatigue life of the alloy material.

1. INTRODUCCIÓN La aplicación de aleaciones de aluminio de alta resistencia en la industriaaeronáutica ha llevado a requerimientos crecientes en las áreas de fatiga y fractura. Aunque la razón predominante para alear el aluminio es aumentar la resistencia mecánica, el resultado del aleante en otras características como es la resistencia a la fatiga se ve fuertemente afectada. Adicionalmente, las aleaciones son sometidas a tratamientos térmicos y procesos de limpieza, que inciden también enla resistencia a la fatiga de las aleaciones. En relación con los tratamientos de limpieza y terminación superficial, éstos generalmente llevan a una contaminación localizada de la superficie ¨[1]. Durante los tratamientos químicos, las impurezas y elementos aleantes son segregados principalmente a través de los bordes de celda y juntura de granos del substrato metálico, generando regionessuperficiales de composición y estructura diferente a la matriz metálica. Además de los efectos de segregación, también se debe considerar la diferencia en reactividad química y electroquímica de los micro-constituyentes con respecto a la matriz metálica [2]. Las regiones de microconstituyentes pueden ser más o menos reactivas que la matriz durante los tratamientos de limpieza química, llevando aldesarrollo de regiones, que por ser diferentes en morfología, estructura y composición, dan lugar a regiones de alta concentración de tensiones. Uno de los aspectos más relevantes en el estudio de aleaciones aeronáuticas reside en sus propiedades

mecánicas, tanto estáticas como dinámicas. En relación con las propiedades estáticas, usualmente el diseño se basa en criterios como el módulo deelasticidad y el límite elástico. Sin embargo, la presencia inevitable de vibraciones en las estructuras hace que la evaluación de propiedades dinámicas tenga una importancia especial en la industria aeronáutica. Por otro lado, dado que la presencia de microfisuras en los materiales es también inevitable, los criterios de diseño deben admitir la presencia de estos defectos y en definitiva, el ingeniero de...