Escuela de ingeniera metalrgica
MECNICA DE FRACTURA Y ANLISIS DE FALLAS
FRACTURA DCTILLa fractura dctil de un metal tiene lugar despus
de una intensa deformacin plstica, esto quiere decir que este tipo
de fractura aparece en aquellos materiales que tienen una zona de
deformacin plstica considerable. Este tipo de fractura se puede
reconocer por las siguientes caractersticas: a) Formacin de cuello
de botella en el rea fracturada, b) Deformacin plstica permanente,
c) Elongacin del material y d) Reduccin del rea trasversal Si
consideramos una probeta redonda y se aplica un esfuerzo a la
probeta tal que exceda su resistencia mxima a la tensin, y se
mantiene suficiente tiempo, la probeta se fracturar. En la prctica,
las fracturas dctiles son menos frecuentes que las frgiles, y su
principal causa es el exceso de carga aplicado a la pieza, que
puede ocurrir como resultado de un diseo errneo, una fabricacin
inadecuada o un exceso de carga.Otra consideracin importante es que
la carga mxima y la carga de fractura no es la misma, esto se debe
a que el material se deforma plsticamente alcanza su resistencia
mxima y despus empieza a ceder hasta el punto de fracturarse.
Se ha comprobado que una de las principales causas que ocasionan
que se origine este tipo de fractura son las impurezas del material
y las inclusiones o partculas de segunda fase (FeS, MnS, Fe3P,
carburos, xidos, etc) MECANISMO DE UNA FRACTURA DCTIL:Fig.
Nucleacin, crecimiento y coalescencia de fractura en metales
dctiles
ETAPAS DE LA FRACTURA DCTIL:1. Formacin de una superficie que
contiene inclusiones o partculas de segunda fase debido a una
interface de descohesin o fisuracin de partculas 2. Crecimiento del
vaco alrededor de la partcula (inclusiones) con modo de deformacin
plstico y tensin hidrosttica.3. Coalescencia del vacio de
crecimiento con vacios adyacentes, la nucleacin del vacio es muchas
veces la etapa crtica, la fractura ocurre poco despus que los
vacios se forman.La propagacin de la fractura es controlada por el
crecimiento y coalescencia de los vacios.
FORMACION DE LA SUPERFICIE DE CAPA Y CONO
La figura ilustra la formacin de fractura de capa y cono que es
comnmente con pruebas de tensin que se produce un estado triaxial
de esfuerzo, esto conduce a que el esfuerzo se oriente a 45 del eje
de torsin.En conclusin la fractura dctil comienza en el centro de
la regin donde se produce la estriccin sobre un plano que es
macroscpicamente normal al eje del esfuerzo de torsin aplicado segn
progresa la deformacin.La grieta se extiende por ultimo hacia la
periferia de la probeta, al final de la fractura ocurre con mucha
rapidez a lo largo de una superficie que forma un ngulo de 45
aproximado con el eje de esfuerzo de torsin. MECANISMO DE ROGERS O
DE LA CAPA DE OQUEDADES:
Fig. Mecanismo de la capa de oquedades en fractura dctil.La
concentracin de esfuerzos en los extremos de la grieta localiza la
regin plstica de estas regiones en bandas de cizallamiento que
forman ngulo de 30 a 40 con el eje de esfuerzos. En la figura A se
muestra la relacin de las bandas de cizallamiento con la grieta.
Debido a que la deformacin dentro de las bandas es muy intensa,
estas se llenan con oquedades. Rogers ha utilizado el trmino capa
de oquedades para describir estas bandas en este punto. Segn cresen
las oquedades en estas bandas, golpean eventualmente unas con
otras, resultando que una capa de oquedades se divide en 2 y la
grieta avanza como se indica en la figura B. el movimiento de la
grieta hacia abajo de la capa de oquedades cambia la posicin del
extremo de la grieta de tal manera que se forman nuevas bandas de
cizallamiento, segn el diagrama la grieta podra moverse tericamente
a lo largo de cualquiera de estas dos nuevas bandas, una de las
cuales es una extensin de la banda original que se divide, mientras
que la otra se inclina en la direccin opuesta. Sin embargo, si la
grieta continua movindose hacia adelante en su direccin original,
se alejara de la seccin transversal de la probeta en el centro del
cuello a una regin de esfuerzos decrecientes. Por otra parte, su se
mueve dentro de la otra orientacin de la banda de cizallamiento,
regresara a la regin de mxima concentracin de esfuerzos. Esto es lo
que ocurre normalmente.En un metal dctil la fractura final puede
ocurrir por varios mtodos:Unos de estos produce una copa y cono, y
el otro una copa doble.Cuando se produce una fractura final como
para formar una falla de copa y cono, como en el hierro, laton, o
duraluminio, es probable que el borde cortante de la copa se forme
por el mecanismo de capa de oquedades. Segn avanza la fractura
central hacia la superficie, disminuye de modo progresivo la seccin
transversal disponible para soportar la carga. Eventualmente se
alcanza una condicin donde las bandas de cizallamiento pueden
extenderse hacia la superficie. Una divisin violenta de esas bandas
puede resultar entonces en el borde cortante. Este caso se ilustra
en la figura
Fig .Desarrollo de la capa de oquedades
Ing. Msc Ismael Purizaga Fernndez 5
