Brice Paya09/06/08

Problemas de degradacin

Pr.Fernandez Aguado Enrique ETSEIB

FLUENCIA

1.

Vemos que la curva es una recta de penta superior a 1, entonces la zona secundaria cumple la ley potencial y ademas:

con h-1.MPa1/n y n = 5,34

La tension maxima por que el acero puede soportar esta velocidad de deformacion es de 274 MPa.

2. Se utiliza los resultados obtenidos en ensayos de fluencia (zona secundaria) para una aleacin sometida a tensin constante de 105 MPa.

Con el grafico, se deduce las siguientes constantes :

-Q/R = -8282 KlnC = 1,4136 C = 4,111 s-1

Como , se puede calcular la vida del material a la tensin de 105 Mpa y a la temperatura de 160C :

La vida del material en las condiciones (105 MPa; 160C) es de 137 h

t3.

Curva Isomtrica

10,523422,5t

Curva Iscrona

Para disear piezas que deben soportar a un esfuerzo aplicado durante un largo tiempo, la utilizacion de la curva general no es adecuado porque esta limitada a tensiones precisas. En este caso, es mejor utilizar la curva ismetrica. Entonces, para cualquiera tension, es posible saber cual seria la deformacion por despues comparla con la deformacion admisible en servicio.

Podemos tambin trabajar con la curva tensin-deformacin iscrona, y mirar por un tiempo dado y un tension dada que sea las deformaciones que sufren el material.

Estas curvas nos permiten tambin extraer las propiedades mecnicas del material. Por ejemplo, el mdulo elstico corresponde en la pendiente de la curva iscrona.

4. t(h)(MPa)

3003500,12

12002450,08

?750,1

Para una temperatura constante y como el comportamiento a fluencia es estacionario, tenemos:

Entonces, podemos determinar para los casos donde conocemos y t:

(t=300h ; =0,12) (t=1200h ; =0,08)

Ahora podemos determinar B y n:

4,96Ahora podemos obtener B :

2,67.10-20 s-1.MPa1/n

Despues podemos calcular el tiempo necesario para que el material se deforma de 0,1%

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Para una temperatura constante y como el comportamiento a fluencia es estacionario, tenemos:

Si se simplifica la expresion de la velocidad de deformacion : , se puede utilisar el grafico para dar los valores siguientes

Por 35 MPa : 0,0027 h-1

Por 60 MPa : 0,0066 h-1

Ahora podemos determinar B y n:

1,62

Ahora podemos obtener B:

8.6.10-6 h-1.MPa1/n

Utilizamos la linealidad y podemos calcular la valor de la tensin para la cual la velocidad de deformacin a fluencia sea como mnimo 4.8x10-3 mm.m-1.h-1:

La temperatura de fusion del Aluminio es de 660C, entonces la temperatura homologa por una temperatura de trabajo de 200C es de 0,3. Hemos visto en el curso que la fluencia occure por temperatura homologa superior a 0,3-0,4 (caso de los metales). Pues, la fluencia no afecta realmente la aleacion de Aluminio.

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Con el grafico, se deduce las siguientes constantes :

-Q/R = -42741 KlnC = 38,28 C = 4,21.106 s-1

Ahora se puede calcular la temperatura maxima de trabajo por une velocidad de deformacion de 1.0x10-7 s-1 :

Por tanto, la temperatura maxima por esta velocidad es de 786 K.7.

La ecuacin global de la velocidad de fluencia estacionaria es:

Hace falta que encontrar las constantes A y n para determinar la velocidad de fluencia a 250C a la tensin de 48 MPa.

Entonces :

A = 4,9. 10-65 h-1Pa-1/n

Ahora podemos encontrar lo que queremos, es decir la velocidad de fluencia a 250C a la tensin de 48 MPa : h-1

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Con el grafico, se deduce las siguientes constantes :

-Q/R = -58180 KlnC = 1,4136 C = 1020 h-1

Se puede escribir tambien que:

entonces y h-1.MPa1/n Ahora que tenemos todas las constantes, se puede calcular la velocidad de deformacion :

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Para una temperatura constante y como el comportamiento a fluencia es estacionario, tenemos:

con B hy n = 10

Tenemos que calcular por 125 MPa :

Utilizamos la linealidad, podemos calcular ahora por 125 MPa:

Se puede ahora calcular el tiempo para deformar el material de 1% :

10 Aqui son los resultados por una fluencia sobre un metal a una tensin de trabajo de 100 MPa a diversas temperaturas:

Con el grafico, se deduce las siguientes constantes :

-Q/R = -24886 KlnC = 14,494 C = 1,97.106 h-1

Se utiliza la relacion de Larson Miller

con a = 20Entonces, por una temperatura de 700C

La vida del material por las condiciones (100MPa;700C) es de 43 anos

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Segn el modelo de Larson-Miller, representamos T(20+log tR)=f():

De este, sacamos que para 150 MPa, el LMP vale:

=727 K, es decir 454C.Para que el material dura 10000 horas a una tensin de trabajo de 150 MPa, la temperatura mxima es 454C.12

Podemos ver con el grafico que para una Tension de 240 MPa, el parmetro de Larson-Miller ser de ~ 22475. Pues podemos encontrar tR :

Con una tensin de 35 Mpa, El parmetro de Larson-Miller ser de ~27500. Pues podemos calcular tr:

Con el primer caso, vemos que experimentalmente, los resultados dan un tiempo de rotura mucho mayor (+10000h). Podemos pensar que para este temperatura y este Tension, hemos cambiado de zona en la mapa de Ashby por ejemplo, y despus el parmetro de L-M no tendra el mismo coeficiente C.

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Se deduce de esta curva las constantes siguientes :-Q/R = -29597KlnC = 16,99 C = 2,415 107 s-1Se utiliza la ecuation de Norton :

entonces

s-1.MPa1/n

Ahora que tenemos todas las constantes, se puede calcular la tension de servicio en nuestro caso :

Buscamos la velocidad de deformacin al final de esos 9 anos:

Adems queremos que el sistema resiste 9 anos, es decir 28,4.107 s. Con esta velocidad de deformacion, quieramos saber cuando seria la vida de este material :

La deformacin seria el doble de ella que corresponde a la rotura. Pues, el diseo no es seguro.

14. Tenemos la ley siguiente:

Como se conoce la velocidad por (25MPa;620C), podemos calcular las datos que faltan :

Ahora, se calcula la velocidad de deformacion en las condiciones (30MPa;650C) :

Si tenemos en cuenta que esta velocidad occure 30% del tiempo entonces, se puede calcular la velocidad de deformacion media en las condiciones de servicio :

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Somos a una temperatura fija, entonces

con B = 5.10-10 h-1 .MPa1/n n = 7,5

En primer lugar, se calcula la tension :

pues En secunda lugar, se calcula la deformacion:

Ahora se puede calcular el tiempo de retardo del sistema:

16.

Encontramos la tensin initial aplicada a la lamina.Al principio, cuando la palanca se fija, tenemos :

Como tenemos el modulo de Young, conocemos la tensin : Pa

La tensin por la cual la palanca va a irse corresponde a cuando la tensin alcanzada por friccion F=f*NN=F/f=5000/0,6 = 8333 N

Es decir Como sabemos que Con Si derivamos por t :

Se puede calcular el tiempo durante la cual la tension va a relajarse hasta la tension de friccion, en baja de la cual la pieza va a moverse.

El sistema de sujecin a la lmina podr mantener en posicin durante 3 horas y 24 minutos.

OXIDACION

1)

La capa de Al2O3 es protectora.

2.

RhoMRhoMnPB

Mg1,7424,3MgO3,5840,310,806056

V6,1150,94V2O53,36181,8823,246369

Zn7,1365,41ZnO5,6181,4111,581832

La capa de oxido ser protectora para el V y el Zn, pero no para el Mg, que ser poroso porque cuando PB