analisis de fallas - ias

Análisis de Fallas

de Materiales

Análisis de fallas de Materiales

Ezequiel Pasquali – Héctor Sbuttoni

CapítuloCapítuloCapítuloCapítulo 2222

Tipos de fallas

Agenda

Fracturas en materiales

Aspectos mecánicos en las superficies de fractura

Fractura de probetas

Principales tipos de fractura monotónica

2Análisis de fallas de Materiales 2009


Fractura por fatiga

Fractura por Creep o fluencia lenta

Fractura en ambientes agresivos

Agenda







Fractura por fatiga



Agenda



Tensión y triaxialidad de tensiones

Estado plano de tensiones

Estado plano de deformaciones




Fractura por fatiga




Estado plano de tensiones Estado plano de deformación


Corte esquemático de probeta para ensayo de

tracción Vista esquemática de represa empotrada en sus laterales



Cambio “continuo” de estado plano de tensión a estado plano de

deformación 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



ZF = Zona Fibrosa

ZR = Zona Radial




ZF = Zona Fibrosa

ZR = Zona Radial





ZF = Zona Fibrosa

ZR = Zona Radial

r = 0,1” r = 0,01”

Agenda




Fractura dúctilFractura semifrágil o dúctil-frágil


Fractura semifrágil o dúctil-frágilFractura frágilFractura intergranular

Fractura por fatiga




Tipo de rotura Principales factores Materiales

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

alumina, mica, carburos, nitratos

Semifrágil

Ruptura de enlaces y

movilidad de

Estructura del tipo: Cristales iónicos (NaCl),

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


Semifrágil movilidad de

dislocaciones

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

polímeros vitreos

DúctilMovilidad de

dislocaciones

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

polímeros no vitreos, algunos metales BCC


Fractura dúctil


Curva típica de tracción para un acero al carbono de bajo carbono


Fractura dúctil


Aspecto de una fractura dúctil observada con

microscopio electrónico de barrido (SEM)


Fractura dúctil

Aspectos

macroscópicos

Zona fibrosa: Inicio y propagación estable de la fisura

Zona de cizallamiento a 45º: Formada en consecuencia del

alivio de la triaxialidad de tensiones

Aspectos Gran movilidad de dislocaciones

Creación de microcavidades a partir de inclusiones o la


microscópicos Creación de microcavidades a partir de inclusiones o la

decohesión de partículas

Fractografía

Superficie con cavidades hemiesféricas conocidas como

dimples

Tipos de ruptura: normal, por cizallamiento, por rasgamiento

Fractura tipo “copa y cono”

Fractura tipo “arresto de fisura”


Fractura frágil



Fractura frágil Dirección de propagaciónde la fisura

Localización del origende la fisura


Aspecto de una fractura frágil observada con microscopio electrónico de barrido (SEM)


Fractura frágil

Aspectos

macroscópicos

Zona radial: Inicio y propagación inestable de la fisura

Zona de cizallamiento a 45º

Aspectos

Ruptura de ligaciones (clivaje), sin deformación plástica

macroscópica

Ocurre por una separación directa a lo largo de los planos


Aspectos

microscópicos Ocurre por una separación directa a lo largo de los planos

cristalográficos específicos, por la simple separación de

ligaciones atómicas

Fractografía

Facetas de clivaje: Numerosos planos, normalmente

mostrando alto grado de perfección geométrica y

reflectividad

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

fisuras simultáneamente en dos o más planos cristalográficos

paralelos juntándose


Fractura semifrágil o dúctil/frágil

Aspectos

macroscópicos

Zona fibrosa

Zona radial

Zona cizallante

Aspectos

Ruptura de ligaciones y movilidad de

discordancias


Aspectos

microscópicos

discordancias

Clivaje en una escala pequeña y en

planos no bien definidos

FractografíaCaracterísticas intermedias entre

fracturas dúctiles y frágiles

Aspecto de una fractura semifrágil observada con

microscopio electrónico de barrido (SEM)


Fractura intergranular


Aspecto de una fractura semifrágil observada con microscopio electrónico 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 tensión y temperatura = creep

Agenda







Fractura por fatiga



Corrosión bajo tensión

Fragilización por hidrógeno


Fuelle de expansión de

acero inoxidable austenítico

Material susceptible

Tensión(tracción)

SCC

Corrosión bajo tensión (Stress Corrosion Cracking)


Medio corrosivo




Falla de rueda de grúa puente sin uso. Defecto asociado a la fabricación del acero por una

mala práctica de metalurgia secundaria



Temperatura Presión 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 bulón de alta resistencia clase 12.9 utilizado en un compresor de gas ROOTS con alto contenido de hidrógeno en el ambiente




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

contenido de hidrógeno en el ambiente

analisis de fallas - ias

Documents