¿Qué es termofluencia?

Si se aplica un esfuerzo a un material a alta temperatura, este se estirara y acabara por fallar aun cuando el esfuerzo aplicado sea menor que la resistencia a de cedencia a esa temperatura.

Una deformación permanente que depende del tiempo, bajo una carga o esfuerzo constante y a altas temperaturas se llama termofluencia o simplemente fluencia. Una gran cantidad de fallas que suceden en partes que se usen a altas temperaturas se puede atribuir a la termofluencia o una combinación de fluencia o fatiga.

La difusión, deslizamiento y ascenso de dislocaciones o el deslizamiento entre límites de grano puede contribuir a la termofluencia en materiales metálicos.Los materiales poliméricos también muestran esta termofluencia. En los metales y aleaciones dúctiles sometidos a termofluencia, la fractura se acompaña de formación de cuello, nucleación y coalescencia de huecos o por deslizamiento en el límite de grano.

Se considera que un material fallo por termofluencia aunque en realidad no se haya fracturado. Cuando un material fluye y después se rompe finalmente, se define a la fractura como ruptura por esfuerzos. Normalmente, las fracturas de ruptura dúctil por esfuerzo incluyen un cuello y la presencia de muchas grietas que no tuvieron la oportunidad de producir la fractura final.

Evaluacion del comortamiento de termofluencia

Para determinar las características de termofluencia de un material, se aplica un esfuerzo constante a un espécimen calentado a cierta temperatura, en un ensayo de termofluencia. Tan pronto como se aplica el esfuerzo, el espécimen se estira en forma elástica una pequeña cantidad , dependiendo del esfuerzo aplicado y del modulo de elasticidad del material a esa alta temperatura. También se pueden hacer ensayos de termofluencia con cargas constante, lo cual es importante desde el punto de vista de diseño de ingeniería. Ascenso de dislocaciones Las temperaturas altas permiten que las dislocaciones asciendan en un metal, en consecuencia, los átomos se mueven por difusión hacia o desde la línea de dislocación, haciendo que la dislocación se mueven en dirección perpendicular, no paralela, al plano de deslizamiento. La dislocación escapa de las imperfecciones de la red, continua deslizándose y causa deformación adicional del espécimen, incluso en un esfuerzo bajo.

Termofluencia en polímeros.

En los polímeros amorfos la energía de activación y la viscosidad son bajas y el polímero se deforma con esfuerzos reducidos. Cuando al polímero se le aplica un esfuerzo constante sufre con rapidez una deformación, conforme los segmentos de cadena se deforma.

A diferencia de los metales y de los cerámicos la deformación no llega a un valor constante, en vez de ello, debido a la baja viscosidad de la deformación sigue

incrementándose con el tiempo, conforme a las cadenas se deslizan lentamente una al lado de la otra. Esta condición describe la termofluencia del polímero y ocurre en algunos polímeros, incluso en temperaturas ambiente. La velocidad de termofluencia se incrementa ante esfuerzos y temperaturas superiores (reduciendo la viscosidad).

¿Cuáles son las variables involucradas en el fenómeno?

Las variables involucradas en este fenómeno son:

Esfuerzo Intensidad de la fuerza esto es , la fuerza por unidad de área que se le ejercera al material.

Temperatura Temperatura a la cual el material estará sometido durante la aplicación del esfuerzo .

Tiempo de rupturaEl tiempo estipulado en el cual el material será sometido a esfuerzo con cierta temperatura.

¿Qué aplicaciones o implicaciones tiene el fenómeno?

Entre las aplicaciones de la termofluencia tenemos, el diseño de materiales que resistan , temperaturas y esfuerzos durante periodos de tiempo deseados para aplicaciones industriales.

Como ejemplos tenemos: Rotores de turbinas en motores de avión de propulsión a chorro, generadores de vapor que experimentan esfuerzos centrifugos y tuberías de vapor de alta presión etc.

¿Cuáles son las variables involucradas y que ecuación las relaciona?

Existen curvas de esfuerzo contra ruptura que describen la duración esperada de un componente para determinada combinación de esfuerzo y temperatura.

El parámetro de Larson-Miller se usa para consolidar la relación entre esfuerzo , temperatura y tiempo de ruptura .

Al obtener este parámetro podemos analizar las curvas de esfuerzo y conocer el esfuerzo máximo que puede soportar nuestro material. Al obtener este esfuerzo podremos conocer las dimensiones de área y longitud necesarias para que nuestro material resista el esfuerzo y temperatura durante cierto tiempo .

LM = (T1000 ) ( A+Bln t )

Donde T es en grados Kelvin, t es tiempo en horas y A y B son constantes para el material.