APUNTE UTN FRH MEDICIONES Y ENSAYOS

ENSAYO DE TRACCIÓN

ENSAYO DE IMPACTO

ENSAYO DE DUREZA

EXTENSIOMETRÍA

Introducción al Creep[pic 1]

Estudio del comportamiento de los materiales a altas temperaturas

Deformación que evoluciona con el tiempo a tensión constante una vez aplicada la carga. En materiales metálicos y cerámicos la deformación por creep es significativa a partir de temperaturas en el rango 0,3 a 0,6 Tf.

Por el contrario, para los vidrios y polímeros la temperatura a la cual los fenómenos de creep se tornan importantes se encuentra alrededor de la temperatura Tg de transición vítrea del material. De manera que mientras los metales en general no sufrirán efectos de creep a temperatura ambiente, muchos vidrios y polímeros lo harán.

La adecuada selección de materiales para servicio a alta temperatura es un factor esencial en el diseño resistente al creep. En general, las aleaciones metálicas empleadas contienen elementos tales como Cr, Ni, y Co.

Ensayos de Creep

Carga constante a una barra en tracción o compresión a la temperatura de interés. (Norma ASTM E-139)

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Curva Deformación vs tiempo

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Curva Velocidad de deformación vs Deformación

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Mecanismos de Creep

Los mecanismos físicos difieren con los materiales. Aún para un mismo material, diferentes mecanismos pueden actuar bajo distintas combinaciones de tensión y temperatura. (Para cada tensión y temperatura tengo un gráfico diferente) 

Dado que el movimiento de átomos, vacancias, dislocaciones o moléculas en un material sólido se produce por difusión. La cinética de estos fenómenos está controlada por la ecuación de Arrhenius: [pic 13]

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Entre ellos están: Creep difusional, creep de dislocaciones, deslizamiento de fronteras de grano.

Flujo difusional

El flujo difusional puede ocurrir a bajas tensiones, pero requiere altas temperaturas. Este mecanismo implica el movimiento de vacancias y ocurre por la formación espontánea de vacancias en las regiones de los bordes de grano que se encuentran esencialmente normales a la tensión aplicada. Esta distribución desigual produce un flujo de vacancias hacia zonas de menor concentración. Acompañando a este flujo de vacancias habrá un flujo de átomos en sentido contrario.

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Fractura por creep

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FATIGA

TIPOS DE CARGA [pic 20]

• Estática
• Variable

• Instantánea
• Cíclica

Los tipos de carga cíclica pasan de máximos a
mínimos de manera continua.

Una relación importante es:

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Curvas de Wöler

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Tipos de Fatiga

• De bajo N° de ciclos

Se supera el límite elástico en cada ciclo, hay histéresis del material.
Al deformarlo plásticamente, le aumento la dureza y lo vuelvo más frágil.

• De ALTO N° de ciclos

Trabajando con tensiones elásticas se produce el fenómeno por combinación de la característica cíclica de la tensión y la presencia de un concentrador de tensiones (debido a la susceptibilidad del material y el tipo de mecanizado) de cierta magnitud y geometría.

Caracterización del fenómeno

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Fatiga de Alto N.º de Ciclos, Ley de Paris

Consideramos que la carga variable origina una tensión variable en un valor ∆σ:

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Este valor de tensión implica un valor de K asociado, que es:[pic 32]

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Por otro lado, definimos da/dN al crecimiento de la profundidad de fisura por ciclo.  

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Influencia de la relación R

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Ensayo de Fatiga de Alto N.º de Ciclos (ASTM E647)

Corresponde al Período II de la Curva de Paris, y se obtiene una recta que indica la velocidad de crecimiento de la fisura por fatiga para el material bajo análisis.

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Obtención de los parámetros C y m

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Con ¨m¨ altos tengo mayores velocidades de propagación.

Determinación de ciclos remanentes para una dimensión “a” medida

Mediante una operación matemática se puede estimar el N.º de ciclos que restan para un caso particular. Por otro lado, conocido el material, puedo llegar a la dimensión crítica.

Medición de PAR MOTOR y POTENCIA

Definición:

Un dinamómetro (banco de prueba o banco dinamométrico) es el encargado de medir la potencia de un motor de combustión interna o eléctrico a determinadas revoluciones por minuto (rpm).

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