Ensayo De Flexión

Tipo de fracturas mecánicas en los materiales

Josue Estrada jjeojos@yahoo.es

1. Fractura copa y cono & Fractura plana

2. Fractura

3. Fractura dúctil

4. Fractura frágil

5. Tenacidad y pruebas de impacto

6. Influencia de la temperatura

7. Fatiga

8. Fluencia

9. Perno Fracturado

10. Estudio macroscópico

Las fracturas por tensión pueden clasificarse en cuanto a forma, textura y color. Los tipos de fractura, en lo respectivo a la forma, son simétricos: cono y copa, planos e irregulares. Varias descripciones de la textura son: sedosa, grano fino, grano grueso o granular, fibrosa o astillable, cristalina, vidriosa y mate.

Ciertos materiales se identifican efectivamente por sus fracturas. El acero suave en forma de una probeta cilíndrica normal usualmente presentan un tipo de fractura de cono y copa de textura sedosa. El hierro forjado presenta una fractura dentada y fibrosa, mientras que la fractura típica del hierro fundido es gris, plana y granular. Un examen de la fractura puede arrojar una pista posible de los valores bajos de la resistencia o la ductilidad de la probeta. La carga no axial causara tipos asimétricos. La falta de simetría puede también ser causada por la heterogeneidad del material o un defecto o una falla de alguna clase, tal como la segregación, una burbuja, o una inclusión de material extraña, tal como la segregación, una burbuja, o una inclusión de material extraña, tal como la escoria. Sobre la superficie fracturada del material que haya sido trabajado en fió o posea una condición de esfuerzo interno, debida a ciertos tratamientos térmicos, frecuentemente existe una apariencia de rayos o vetas que irradian de algún punto cercano al centro de la sección; esta ocasionalmente es denominada “fractura de estrella”. Una descripción de la fractura debe incluirse en cada informe de ensayo, aun cuando su valor sea incidental para las fracturas normales.

En la siguiente figura se muestran ilustraciones de un número de fracturas típicas.

Fractura copa y cono & Fractura plana.

Como resultado de la triaxialidad de tensiones producida por la estricción, se alcanza una situación en la que las pequeñas inclusiones no metálicas que contiene el material en la zona estringida o bien se fracturan o bien se decohesionan de la matriz metálica produciendo microhuecos que crecen gradualmente al ir progresando la deformación plástica, hasta coalescer. De este modo se genera una fisura interna plana en forma de disco orientada normalmente a la dirección del esfuerzo aplicado. Finalmente, la rotura se completa por corte a lo largo de una superficie cónica orientada a unos 45º del eje de tracción, dando origen a la clásica fractura copa y cono que se ilustra en la Fig. (a).

La producción de la rotura a lo largo de la superficie cónica tiene su origen en el hecho que a medida que el vértice de la fisura plana en forma de disco se acerca a la superficie de la barra, se pierde triaxialidad de tensiones porque la tensión normal a la superficie libre es nula. Por lo tanto, la constricción plástica disminuye y consecuentemente las tensiones de corte a 45º del eje se tornan preponderantes, lo que conduce a la rotura plástica a lo largo de tales planos.

Si el material es frágil, o mediante una entalla superficial se induce un estado de triaxialidad superficial, tiende a suprimirse la zona cónica y se obtiene entonces una fractura plana como puede verse en la Fig. (b).

Tipos de falla:

La fotografía de la figura muestra una falla dúctil (copa y cono) de una barra de acero microaleado del mismo diámetro. En la superficie se puede apreciar el inicio de la fractura (I) en el centro de la muestra y el labio de corte en la periferia (L).

Falla de barra de acero microaleado

Para el caso de los análisis microfractográficos, corresponde a una falla típica dúctil. En este caso se trata de un detalle de una barra de acero microaleado de 1 pulgada de diámetro en donde se aprecian micro hoyuelos ovalados.

Microfractografía de barra de acero microaleado

Las fotografías demuestran detalles de una falla frágil de una barra de acero termotratado de 7/8 de pulgada de diámetro. En la primera fotografía se observan en las zonas L y cerca de I, micro hoyuelos ovalados con silicatos en su interior (esta composición fue determinada por medio de la energía dispersiva por rayos X ). En la segunda fotografía se observa en una fractura intergranular observada en el Microscopio Electrónico de Barrido producida muy probablemente por fragilidad por hidrógeno.

Microfractografía de barra de acero termotratado

La Figura 6 (con la Figura 7 interpuesta) es un ejemplo de fallas de fatiga por doblez. Las fallas de fatiga por flexión pueden ser identificadas por una superficie de fractura a un ángulo, que se encontrará a cierto ángulo que no sea a 90° del eje del cuerpo de varilla. El ejemplo a la izquierda ilustra una fractura provocada pro una flexión de radio largo o arco gradual en el cuerpo de la varilla (el ejemplo a la izquierda en el Figura 7). La superficie de la fractura tiene un aspecto normal pero cuenta con un ángulo ligero cuando se compara con el eje del cuerpo de la varilla. El ejemplo del medio es un doblez de radio corto (ejemplo a la derecha en la Figura 7). La superficie de la fractura está a un ángulo mayor del eje del cuerpo de la varilla con una parte pequeña de fatiga y una parte grande de desgarramiento por tensión.

FRACTURA

Es la separación de un sólido bajo tensión en dos o más piezas. En general, la fractura metálica puede clasificarse en dúctil y frágil. La fractura dúctil ocurre después de una intensa deformación plástica y se caracteriza por una lenta propagación de la grieta. La fractura frágil se produce a lo largo de planos cristalográficos llamados planos de fractura y tiene una rápida propagación de la grieta.

Energía de fractura por impacto para un acero al carbono

Mecanismos de fractura

Clivaje: Fracturas típicas en policristales.

Fractura trasngranular

Las grietas propagan cortando los granos.

Fractura intergranular

Las grietas propagan a lo largo de las fronteras de grano.

FRACTURA DÚCTIL

Esta fractura ocurre bajo una intensa deformación plástica.

Fractura dúctil

La fractura dúctil comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la

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