Assaig de fatiga

4
Per realitzar un assaig dels materials amb aplicacions reals, no és suficient aplicar només assaigs de tracció i de duresa, que es fan amb esforços constants i estàtics; o pel contrari, realitzar l’assaig de resiliència, que és instantani i dinàmic. A la realitat, quan els esforços s’apliquen alternativament en el seu sentit d’aplicació (tracció - compressió, torsió, flexió) de manera repetitiva o cíclica en el temps, es produeixen trencaments i degradacions provocades pel que anomenem esforços de fatiga. Mitjançant l’assaig de fatiga, s’intenta reproduir les condicions de treball reals, sotmetent la proveta a esforços cíclics en el temps, i aquest resultats es representen en un gràfic que es coneix per corba S-N o diagrama de Wöhler (a l’eix d’ordenades es representa l’amplitud de l’esforç aplicat i a l’eix d’abscisses, el nombre de cicles als que ha estat sotmès). A partir d’aquesta gràfica, podem trobar dos valors de gran importància: la resistència a la fatiga (és el valor d’amplitud de l’esforç que provoca el trencament després d’un nombre determinat de cicles) i la vida a la fatiga (és el període de cicles de treball que pot suportar un material per a una determinada amplitud de l’esforç aplicat). Hi ha dos comportaments diferents dels materials davant la fatiga: els que tenen límit de fatiga (valor màxim de l’amplitud de l’esforç a aplicar perquè no es trenqui amb infinits cicles, com el titani) i els que no en tenen (que es trenquen quan augmenta el nombre de cicles de treball, com l’alumini).

Transcript of Assaig de fatiga

Per realitzar un assaig dels materials amb aplicacions reals, no és suficient aplicar només assaigs de tracció i de duresa, que es fan amb esforços constants i estàtics; o pel contrari, realitzar l’assaig de resiliència, que és instantani i dinàmic. A la realitat, quan els esforços s’apliquen alternativament en el seu sentit d’aplicació (tracció - compressió, torsió, flexió) de manera repetitiva o cíclica en el temps, es produeixen trencaments i degradacions provocades pel que anomenem esforços de fatiga. Mitjançant l’assaig de fatiga, s’intenta reproduir les condicions de treball reals, sotmetent la proveta a esforços cíclics en el temps, i aquest resultats es representen en un gràfic que es coneix per corba S-N o diagrama de Wöhler (a l’eix d’ordenades es representa l’amplitud de l’esforç aplicat i a l’eix d’abscisses, el nombre de cicles als que ha estat sotmès). A partir d’aquesta gràfica, podem trobar dos valors de gran importància: la resistència a la fatiga (és el valor d’amplitud de l’esforç que provoca el trencament després d’un nombre determinat de cicles) i la vida a la fatiga (és el període de cicles de treball que pot suportar un material per a una determinada amplitud de l’esforç aplicat). Hi ha dos comportaments diferents dels materials davant la fatiga: els que tenen límit de fatiga (valor màxim de l’amplitud de l’esforç a aplicar perquè no es trenqui amb infinits cicles, com el titani) i els que no en tenen (que es trenquen quan augmenta el nombre de cicles de treball, com l’alumini).

Assaigs no destructius o de defectes A més dels assaigs destructius (que es fan servir en el procés de creació de peces i comprovació dels materials dels que estan fets), hi ha els mètodes d’assaig no destructius, que s’empren per determinar la qualitat del material i les peces quan ja estan fabricades i evitar possibles accidents. D’aquesta manera, es comprova la possible existència de defectes interns que no són visibles, com esquerdes o inclusions. Els assaigs més importants són els magnètics, els raigs X, els raigs gamma i els assaigs per ultrasons. -Als assaigs magnètics, s’aplica un camp magnètic a la peça i es comprova si la permeabilitat magnètica és constant, i per tant, el material és homogeni, degut a la pròpia capacitat de cada material de concentrar o dispersar les línies de força del camp magnètic. Si aquest varia, ens adonem de l’existència de defectes. La única limitació que té aquest procés, és que només pot ser realitzat en materials ferromagnètics. -Els assaigs per raigs X i raigs gamma, es fan servir per a examinar peces no ferromagnètiques o amb possibles defectes dins de peces

amb gruix considerable. Aquests consisteixen en fer travessar la radiació a través de la peça i que aquesta radiació arribi a impressionar una placa fotogràfica situada al darrere de la peça. La radiació no absorbida per una peça sense defectes, queda impressionada de forma uniforme, mentre que si té impureses, aquestes es veuran reflexades amb la forma d’una taca més fosca o més clara que la resta de la impressió. -Els assaigs per ultrasons són ones de pressió o sonores de freqüència més alta a la audible pels humans. Per detectar defectes interns a les peces metàl·liques, s’aprofita la reflexió de les ones, que es dispersen de forma diferent segons el medi on es troben. Se sol situar l’emissor i el receptor a la mateixa cara i quan el primer envia els ultrasons, a l’altra cara de la peça són reflectits i posteriorment captats pel receptor. Dels breus impulsos que es realitzen a l’emissió, si no hi ha defectes, a la pantalla només es veuran dos polsos,mentre que si hi ha algun defecte, una part de l’ona es reflectirà abans que l’eco normal, ja que es reflectirà aquesta part en un defecte interior abans que arribi aquesta a l’altra cara.

Propietats tèrmiques Dins de les propietats dels materials per a implicacions tecnològiques, es troben les propietats tèrmiques, que s’estudien en quant a la conductivitat tèrmica dels materials i la seva dilatació per transferència de calor. -La conductivitat tèrmica és la facilitat que té un material per fer fluir a través seu energia tèrmica. Per calcular el flux d’energia transferible

en un element tecnològic d’un material determinat, ens fixem en la seva superfície de contacte, en el seu gruix, en el temps d’exposició a l’energia, en la diferència tèrmica i la conductivitat tèrmica del material. Amb aquestes dades, podem aprofitar els diversos materials en les proporcions idònies per construir tot tipus de productes i instal·lacions, per exemple, edificis ben aïllats tèrmicament o avions i cotxes. -La dilatació tèrmica és un fenomen provocat per l’increment de temperatura, que fa que augmentin les dimensions d’un material (especialment succeeix en metalls com el ferro). Aquesta depèn del grau de dilatació propi de cada tipus de material i de l’augment de temperatura que aquest pateixi. Segons les dimensions de l’objecte, es poden mesurar els diferents tipus de dilatació en: lineal, superficial i cúbica. Cada material té un valor de dilatació diferent, que ens indica l’increment de les dimensions que pateix el material per cada grau centígrad de pujada de la temperatura. Així, coneixent el coeficient de dilatació i l’increment de llargària, podem esbrinar els increments de temperatura. La dilatació tèrmica és molt útil en elements de control automàtic, com els termòstats i és un factor que hem de tenir molt present a l’hora de fer construccions amb elements metàl·lics, com ponts o edificis, perquè els canvis de temperatura al nostre medi poden produir trencaments i deformacions molt perillosos.