FRACTURA DÚCTIL

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COACNOACNAO

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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