Analisis de fallas - IAS.pdf

Anlisis de Fallas

de Materiales

Anlisis de fallas de Materiales

Ezequiel Pasquali Hctor Sbuttoni

CaptuloCaptuloCaptuloCaptulo 2222

Tipos de fallas

Agenda

Fracturas en materiales

Aspectos mecnicos en las superficies de fractura

Fractura de probetas

Principales tipos de fractura monotnica

2Anlisis de fallas de Materiales 2009


Fractura por fatiga

Fractura por Creep o fluencia lenta

Fractura en ambientes agresivos

Agenda







Fractura por fatiga



Agenda



Tensin y triaxialidad de tensiones

Estado plano de tensiones

Estado plano de deformaciones




Fractura por fatiga




Estado plano de tensiones Estado plano de deformacin


Corte esquemtico de probeta para ensayo de

traccin Vista esquemtica de represa empotrada en sus laterales



Cambio continuo de estado plano de tensin a estado plano de

deformacin de acuerdo al espesor de la pieza

* s = slant fracture

slant fracture = fractura girada o inclinada de la vertical u horizontal

Agenda







Fractura por fatiga



Fracturas de probetas



ZC = Zona Cizallante


ZC = Zona CizallanteZF = Zona FibrosaZR = Zona Radial


ZC = Zona Cizallante



r = 0,1 r = 0,01

Agenda




Fractura dctilFractura semifrgil o dctil-frgil


Fractura semifrgil o dctil-frgilFractura frgilFractura intergranular

Fractura por fatiga




Tipo de rotura Principales factores Materiales

Frgil Ruptura de enlacesEstructuras del tipo: diamante, ZnS, silicatos

alumina, mica, carburos, nitratos

Semifrgil

Ruptura de enlaces y

movilidad de

Estructura del tipo: Cristales inicos (NaCl),

metales HC (Zn, Mg), mayora de metales BCC,


Semifrgil movilidad de

dislocaciones

metales HC (Zn, Mg), mayora de metales BCC,

polmeros vitreos

DctilMovilidad de

dislocaciones

Metales del tipo FCC (Al, Cu, Au, Ag, Pb),

polmeros no vitreos, algunos metales BCC


Fractura dctil


Curva tpica de traccin para un acero al carbono de bajo carbono


Fractura dctil


Aspecto de una fractura dctil observada con

microscopio electrnico de barrido (SEM)


Fractura dctil

Aspectos

macroscpicos

Zona fibrosa: Inicio y propagacin estable de la fisura

Zona de cizallamiento a 45: Formada en consecuencia del

alivio de la triaxialidad de tensiones

Aspectos Gran movilidad de dislocaciones

Creacin de microcavidades a partir de inclusiones o la


microscpicos Creacin de microcavidades a partir de inclusiones o la

decohesin de partculas

Fractografa

Superficie con cavidades hemiesfricas conocidas como

dimples

Tipos de ruptura: normal, por cizallamiento, por rasgamiento

Fractura tipo copa y cono

Fractura tipo arresto de fisura


Fractura frgil



Fractura frgil Direccin de propagacinde la fisura

Localizacin del origende la fisura


Aspecto de una fractura frgil observada con microscopio electrnico de barrido (SEM)


Fractura frgil

Aspectos

macroscpicos

Zona radial: Inicio y propagacin inestable de la fisura

Zona de cizallamiento a 45

Aspectos

Ruptura de ligaciones (clivaje), sin deformacin plstica

macroscpica

Ocurre por una separacin directa a lo largo de los planos


Aspectos

microscpicos Ocurre por una separacin directa a lo largo de los planos

cristalogrficos especficos, por la simple separacin de

ligaciones atmicas

Fractografa

Facetas de clivaje: Numerosos planos, normalmente

mostrando alto grado de perfeccin geomtrica y

reflectividad

Marcas de rios (rivers pattern): resultantes del crecimiento de

fisuras simultneamente en dos o ms planos cristalogrficos

paralelos juntndose


Fractura semifrgil o dctil/frgil

Aspectos

macroscpicos

Zona fibrosa

Zona radial

Zona cizallante

Aspectos

Ruptura de ligaciones y movilidad de

discordancias


Aspectos

microscpicos

discordancias

Clivaje en una escala pequea y en

planos no bien definidos

FractografaCaractersticas intermedias entre

fracturas dctiles y frgiles

Aspecto de una fractura semifrgil observada con

microscopio electrnico de barrido (SEM)


Fractura intergranular


Aspecto de una fractura semifrgil observada con microscopio electrnico de barrido (SEM)

Agenda







Fractura por fatiga



Fractura por fatiga


Falla por fatiga de barra tensora de acero SAE 4140

templado y revenido

Fractura por fatiga


Agenda







Fractura por fatiga





Edificio incendiado, viga bajo efecto de tensin y temperatura = creep

Agenda







Fractura por fatiga



Corrosin bajo tensin

Fragilizacin por hidrgeno


Fuelle de expansin de

acero inoxidable austentico

Material susceptible

Tensin(traccin)

SCC

Corrosin bajo tensin (Stress Corrosion Cracking)


Medio corrosivo




Falla de rueda de gra puente sin uso. Defecto asociado a la fabricacin del acero por una

mala prctica de metalurgia secundaria



Temperatura Presin CO2 CO CH4 C2H6 C3H8 H2 N2 H2O % Total

1 45 0,27 18,05 25,18 2,46 0,00 0,00 46,09 0,80 7,40 99,99

2 60 1,15 17,71 24,71 2,42 0,00 0,00 45,22 0,78 9,15 99,99

3 75,5 2,14 17,08 23,82 2,33 0,00 0,00 43,60 0,75 12,41 99,99


Falla de buln de alta resistencia clase 12.9 utilizado en un compresor de gas ROOTS con alto contenido de hidrgeno en el ambiente




Falla de buln de alta resistencia clase 12.9 utilizado en un compresor de gas ROOTS con alto

contenido de hidrgeno en el ambiente

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