Fractura por esfuerzo asistido por corrosión.docx

7/16/2019 Fractura por esfuerzo asistido por corrosin.docx

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Universidad Gran Mariscal de Ayacucho.

Facultad de Ingeniera.Cuman, Edo. Sucre.


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Fractura

Es la separacin de un slido bajo tensin en dos o ms pieza bajo tensin y

las fracturas metlicas se clasifican en dctiles y frgiles

Fractura Dctil:

La fractura dctil comienza con la formacin de un cuello y la formacin de

cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se

fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie

en direccin perpendicular a la tensin aplicada. Cuando se acerca a la superficie,

la grieta cambia su direccin a 45 con respecto al eje de tensin y resulta una

fractura de cono y embudo.

Esta fractura ocurre bajo una intensa deformacin plstica.

Fractura frgil:

La fractura frgil tiene lugar sin una apreciable deformacin y debido a una

rpida propagacin de una grieta. Normalmente ocurre a lo largo de planos

cristalogrficos especficos denominados planos de fractura que son

perpendiculares a la tensin aplicada.

La mayora de las fracturas frgiles son transgranulares o sea que se propagan

a travs de los granos. Pero si los lmites de grano constituyen una zona de

debilidad, es posible que la fractura se propague intergranularmente. Las bajas

temperaturas y las altas deformaciones favorecen la fractura frgil.
http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/lide/lide.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/lide/lide.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml


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Fatiga:

En ingeniera y, en especial, en ciencia de materiales, la fatiga de materiales

se refiere un fenmeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargasdinmicas cclicas se produce ante cargas inferiores a las cargas estticas que

produciran la rotura.

Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionndolo repetidamente se

rompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sla

flexin es muy grande. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras

sometidas a tensiones dinmicas y fluctuantes (puentes, automviles, aviones,

etc.). Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensin menor que la

resistencia a traccin o el lmite elstico para

una carga esttica, y aparecer sin previo aviso, causando roturas catastrficas. Es

un fenmeno muy importante, ya que es la primera causa de rotura de los

materiales metlicos (aproximadamente el 90%), aunque tambin est presente

en polmeros (plsticos, composites,...), y en cermicas. La rotura por fatiga tiene

aspecto frgil an en metales dctiles, puesto que no hay apenas deformacin

plstica asociada a la rotura. El proceso consiste en un inicio y posterior

propagacin de fisuras, que crecen desde un tamao incial microscpico hasta un

tamao macroscpico capaz de comprometer la integridad estructural del material.

La superficie de fractura es perpendicular a la direccin del esfuerzo. Aunque es

un fenmeno que, sin definicin formal, era reconocido desde antiguo, estecomportamiento no fue de inters real hasta la Revolucin Industrial, cuando, a

mediados del siglo XIX comenzaron a producirse roturas en los ejes de las ruedas

de los trenes, que pugnaban, por aquel entonces, por imponerse como medio de

locomocin

Termofluencia

Es la deformacin de tipo plstico que puede sufrir un material cuando se lo

somete a temperatura elevada, y durante largos periodos de tiempo, aun cuandola tensin aplicada sea menor que su coeficiente de resistencia a la fluencia. Esto

es debido al movimiento de las dislocaciones propias del material

Esfuerzo

El esfuerzo se define aqu como la intensidad de las fuerzas componentes

internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo


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se define en trminos de fuerza por unidad de rea. Existen tres clases bsicas de

esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de

las dimensiones del corte transversal de una pieza antes de la aplicacin de la

carga, que usualmente se llaman dimensiones originales

Ruptura por Termofluencia y esfuerzo

Si se aplica esfuerzo a un material a alta temperatura, ese material se

estirara y acabara por fallar, aun cuando el esfuerzo aplicado sea menor que la

resistencia de cedencia a esa temperatura.

Una deformacin permanente que depende del tiempo, bajo una carga o un

esfuerzo constante y a altas temperaturas, se llaman termofluencia o simplemente

fluencia. Una gran cantidad de fallas que suceden en partes que se usen a altas

temperaturas se puede atribuir a la termofluencia o a una combinacin de fluencia

y fatiga. En esencia, en la termofluencia el material comienza a fluir con lentitud.

La difusin, deslizamiento y ascenso de dislocaciones o el deslizamiento

entre lmites de grano puede contribuir a la termofluencia en materiales metlicos.

Los materiales polimricos tambin muestran esta termofluencia. En los metales y

aleaciones dctiles sometidos a termofluencia, la fractura se acompaa de

formacin de cuello, nucleacin y coalescencia de huecos o por deslizamiento en

el lmite de grano.

Se considera que un material fallo por termofluencia aunque en realidad no sehaya fracturado. Cuando un material fluye y despus se rompe finalmente, se

define a la fractura como ruptura por esfuerzos. Normalmente, las fracturas de

ruptura dctil por esfuerzo incluyen un cuello y la presencia de muchas grietas que

no tuvieron la oportunidad de producir la fractura final.

Adems, los granos cerca de la superficie de fractura tienden a ser

alargados. Las fallas por ruptura dctil suceden en general cuando la velocidad de

fluencia es alta, la temperatura de exposicin es relativamente baja y tienen

tiempo de ruptura cortos. Las fallas de ruptura frgil generalmente muestran poca

formacin de cuello y con frecuencia ocurren ms a bajas velocidades de fluenciay altas temperaturas. Cerca de la superficie aparecen granos equiaxiales. Las

fallas de ruptura frgil por esfuerzos suelen presentarse con la formacin de

huecos en la interseccin de tres lmites de grano y la incidencia de otros huecos a

lo largo de los lmites de grano por procesos de difusin.


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Fractura por esfuerzo asistido por corrosin

La corrosin bajo esfuerzo o tensocorrosin es un fenmeno en el cual los

materiales reaccionan con sustancias corrosivas del ambiente. Eso conduce a la

formacin de grietas y a la disminucin de la resistencia. La corrosin bajo

esfuerzo puede presentarse con esfuerzos muchos menores que la resistencia ala cedencia del metal, cermico o vtreo, debido al ataque por un medio corrosivo.

En los materiales metlicos se producen grietas de corrosin profundas y finas,

aun cuando el metal en su totalidad muestre poco ataque uniforme. Los esfuerzos

pueden estar aplicados externamente o almacenados como esfuerzos residuales.

Con frecuencia, las fallas por corrosin bajo esfuerzo se identifican por examen

microestructural del metal vecino.

Los vidrios inorgnicos de slice son muy propensos a fallar por reaccin

con el vapor de agua. Se sabe bien que la resistencia de los productos con fibras

de slice o con vidrio de slice es muy alta, cuando esos materiales se protegen delvapor de agua. Cuando las partes de vidrio o de fibra de slice se exponen al vapor

de agua, comienzan reacciones de corrosin, que llevan a la formacin de

imperfecciones superficiales y, en ltimo termino, causan el crecimiento de las

grietas cuando se aplica el esfuerzo. Para los productos de vidrio, se utilizan

tratamientos trmicos especiales, como el templado. El templado produce un

esfuerzo compresivo sobre toda la superficie del vidrio.

Asi, aun cuando la superficie del vidrio reaccione con vapor de agua, las

grietas no crecen, ya que el esfuerzo total en su superficie es de compresin. Si se

produce una grieta que atraviese la regin superficial del esfuerzo de compresin,

el vidrio templado se estallara. El vidrio templado se usa en los automviles y los

edificios.


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Fracturas en materiales no metlicos

En los materiales cermicos, los enlaces inicos o covalentes permiten

poco o ningn deslizamiento. En consecuencia, la falla es un resultado de fractura

frgil. La mayora de los cermicos cristalinos fallan por clivaje a lo largo de planos

de empaquetamiento compactos a distancias grandes entre si. La superficie de

fractura suele ser lisa y con frecuencia no hay particularidades en la superficieque apunten hacia el origen de la fractura.


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Los vidrios tambin se rompen en forma frgil. Frecuentemente se observa

una superficie concoidal, de la fractura. Esta superficie contiene una zona

especular (como espejo) muy lisa cerca del origen de la fractura, y hay lneas de

rasgado en el resto de la superficie.

Lneas de rasgado apuntan hacia la zona especular y hay el origen de laruptura, en forma parecida a la del patrn de chevron en los metales.

Los polmeros pueden fallar por un mecanismo que puede ser dctil o frgil.

Debajo de la temperatura de transicin vtrea, los polmeros termoplsticos fallan

en forma frgil; en forma parecida al vidrio. De igual modo, los polmerostermofijos, que son duros, fallan por un mecanismo frgil. Sin embargo, algunos

plsticos cuya estructura consiste en cadenas enredadas pero sin enlaces

qumicos cruzados, fallan en forma dctil arriba de la temperatura de transicin

vtrea, mostrando evidencia de extensas deformaciones y hasta formacin de

cuello antes de la falla. El comportamiento dctil es resultado del deslizamiento de

las cadenas de polmero, que no es posible en los polmeros vtreos o termofijos.

Los polmeros termofijos tienen una estructura rgida, tridimensional y con enlaces

cruzados.


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La fractura en materiales compuestos reforzados con fibras es ms

compleja. Lo normal es que esos materiales contengan fibras resistentes y

frgiles, rodeadas de una matriz suave y dctil, como por ejemplo, en el aluminio

reforzado con boro. Cuando se aplica un esfuerzo de tensin a lo largo de las

fibras, el aluminio suave se deforma de manera dctil, con formacin y

coalescencia de huecos que eventualmente produce una superficie de fractura con

hoyuelos. Al deformarse el aluminio, la carga ya no se transmite bien a las fibras;

estas se rompen en forma frgil hasta que hay muy pocas de ellas para soportar la

carga final. El fracturamiento es ms comn si la adhesin entre las fibras y la

matriz es mala. En ese caso, se pueden formar huecos entre la fibra y la matriz,

causando disgregacin. Tambin se pueden formar huecos entre las capas de la

matriz, si las cintas u hojas compuestas no estn bien adheridas, con lo que se

produce delaminacin u hojeo.

Mtodos de pruebas No Destructivos

LP Lquidos Penetrantes

El anlisis no destructivo con Lquidos Penetrantes se empleageneralmente para evidenciar discontinuidades superficiales sobre casi todos losmateriales no porosos (o con excesiva rugosidad o escamado) como metales,cermicos, vidrios, plsticos, etc. caracterstica que lo hace utilizable eninnumerables campos de aplicacin.

Actualmente la tcnica de LP, se puede resumir en los siguientes pasos:


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1. Limpieza inicial y secado: Consiste en limpiar perfectamente la zona de intersa ser ensayada de tal forma de dejar, las posibles discontinuidades, libres desuciedad o materiales extraos y su posterior secado.

2. Aplicacin del Lquido Penetrante y Tiempo de penetracin: Cubrir la superficiede inters con el LP y dejar transcurrir el tiempo necesario para permitir que el

LP se introduzca por capilaridad en las discontinuidades3. Limpieza intermedia: Se remover el exceso de LP de la superficie, evitandoextraer aquel que se encuentra dentro de las fallas. Esta remocin, podrhacerse, segn la tcnica empleada, mediante:

a) lavado con agua.b) aplicando un emulsionante y posterior lavado con agua.c) mediante solventes.1. Secado (segn la tcnica): Se secar la pieza del agente limpiador. Este paso

puede ser obviado segn la tcnica utilizada.2. Aplicacin del revelador: Sobre la superficie ya preparada se colocar el

revelador en forma seca o finamente pulverizada en una suspensin acuosa oalcohlica, que una vez evaporada, deja una fina capa de polvo.

3. Inspeccin y evaluacin: Esta fina capa de revelador absorber el LP retenidoen las discontinuidades, llevndolo a la superficie para hacerlo visible, ya seapor contraste o por fluorescencia (segn la tcnica empleada) las indicacionespodrn registrarse y evaluarse.

4. Limpieza final: Aunque los agentes qumicos utilizados no deberan sercorrosivos de los materiales ensayados, se eliminaran sus restos para prevenirposteriores ataques.

MT Partculas MagnticasEste mtodo de Prueba No Destructiva, se basa en el

principio fsico conocido comomagnetismo, el cual exhiben principalmente losmateriales ferrosos como el acero y consiste en la capacidad o poderde atraccin entre los metales. Es decir, cuando un metal es magntico, atrae ensus extremos o polos a otros metales igualmente magnticos o con capacidadpara magnetizarse.

Las piezas deben ser limpiadas antes y desmagnetizadas despus.El flujo magntico debe ser normal al plano del defecto.
http://c/Users/Rafa.PERSONAL/Desktop/expo%20materiales/12%20ENSAYOS%20NO%20DESTRUCTIVOS%20%20%20METALOGRAF%C3%8DA%20%E2%80%93%20UNIVERSIDAD%20TECNOL%C3%93GICA%20DE%20PEREIRA_files/Dibujoadfaffn.jpghttp://c/Users/Rafa.PERSONAL/Desktop/expo%20materiales/12%20ENSAYOS%20NO%20DESTRUCTIVOS%20%20%20METALOGRAF%C3%8DA%20%E2%80%93%20UNIVERSIDAD%20TECNOL%C3%93GICA%20DE%20PEREIRA_files/uytjtjtyut.pnghttp://c/Users/Rafa.PERSONAL/Desktop/expo%20materiales/12%20ENSAYOS%20NO%20DESTRUCTIVOS%20%20%20METALOGRAF%C3%8DA%20%E2%80%93%20UNIVERSIDAD%20TECNOL%C3%93GICA%20DE%20PEREIRA_files/Dibujoadfaffn.jpghttp://c/Users/Rafa.PERSONAL/Desktop/expo%20materiales/12%20ENSAYOS%20NO%20DESTRUCTIVOS%20%20%20METALOGRAF%C3%8DA%20%E2%80%93%20UNIVERSIDAD%20TECNOL%C3%93GICA%20DE%20PEREIRA_files/uytjtjtyut.png


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El ensayo de Partculas Magnticas es uno de los ms antiguos que seconoce, encontrando en la actualidad, una gran variedad de aplicaciones en lasdiferentes industrias. Es aplicable nicamente para inspeccin de materiales conpropiedades ferromagnticas, ya que se utiliza fundamentalmente el flujomagntico dentro de la pieza, para la deteccin de discontinuidades.

RT Radiografa industrial

La Inspeccin por RT se define como un procedimiento de inspeccin nodestructivo de tipo fsico, diseado para detectar discontinuidades macroscpicasy variaciones en la estructura interna o configuracin fsica de un material. En lasiguiente imagen se muestra una imagen del arreglo radiogrfico empleado conmayor frecuencia.

Al aplicar RT, normalmente se obtiene una imagen de la estructura internade una pieza o componente, debido a que este mtodo emplea radiacin de alta

energa, que es capaz de penetrar materiales slidos, por lo que el propsitoprincipal de este tipo de inspeccin es la obtencin de registros permanentes parael estudio y evaluacin de discontinuidades presentes en dicho material.

UT

ultrasonido Industrial

La examinacin por Ultrasonido Industrial (UT) se define como unprocedimiento de inspeccin no destructiva de tipo mecnico, que se base en laimpedancia acstica, la que se manifiesta como el producto de la velocidadmxima de propagacin del sonido entre la densidad de un material.

El mtodo ultrasnico es una prueba no destructiva, confiable y rpida queemplea ondas sonoras de alta frecuencia producidas electrnicamente quepenetrarn metales, lquidos y muchos otros materiales a velocidades de variosmiles de metros por segundo. Las ondas ultrasnicas para ensayos no

destructivos generalmente las producen materiales piezoelctricos, los cualessufren un cambio en su dimensin fsica cuando se someten a un campo elctrico.

Es frecuente su empleo para la medicin de espesores, deteccin de zonas decorrosin, deteccin de defectos en piezas que han sido fundidas y forjadas,laminadas o soldadas; en las aplicaciones de nuevos materiales como son losmetalcermicos y los materiales compuestos, ha tenido una gran aceptacin, porlo sencillo y fcil de aplicar como mtodo de inspeccin para el control de calidadde materiales,


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Se puede aplicar esta tcnica en una gran gama de materiales y a un grannmero de productos conformados como: chapas, ejes, vas, tubos, varillas,etc., y a procesos de fabricacin tales como: soldadura, fundicin, laminacin,forja, mecanizado, etc.

Es aplicable a otras ramas tales como: la medicina, navegacin, pesca,

comunicacin, entre otras. Permite detectar discontinuidades tanto superficiales, subsuperficiales einternas.

Puede aumentarse la sensibilidad del equipo al realizar un cambio convenientede palpador.

Los equipos pueden ser porttiles y adaptables a un gran nmero decondiciones.

TIR Termografa.

La TIR es una tcnica de ensayo no destructivo (END) sin contacto queobtiene la temperatura de la superficie de un cuerpo a travs de la captacin de laradiacin infrarroja que sta emite. El mapa trmico de la superficie obtenido esllamado termograma.Cuando el flujo de calor en un material es alterado por la presencia de anomalaso defectos provoca contrastes de temperatura en su superficie. El uso de la TIR

como mtodo no destructivo de inspeccin est basado en la obtencin y elanlisis de las imgenes de esos patrones trmicos.Tcnicas de TIR

Las principales ventajas de las tcnicas de TIR son las siguientes: es unmtodo de inspeccin rpido y sin contacto que sirve para localizar defectos pordebajo de la superficie, la interpretacin de termogramas es muy sencilla(imgenes) y la radiacin infrarroja no es nociva (al contrario que los rayos-x).

Adems puede ser aplicado a un amplio rango de materiales (tanto metlicoscomo compuestos) y reas relativamente amplias pueden ser inspeccionadas enun nico ensayo.

No obstante, su principal desventaja es que es efectivo nicamente en la

deteccin de defectos poco profundos. Tambin resulta complicado producir uncalentamiento uniforme al aplicar las tcnicas activas y pueden existir variacionesde emisividad en diferentes partes del cuerpo estudiado.


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