Denominación: E 466-96 SOCIEDAD AMERICANA DE PRUEBAS Y MATERIALES 100 Barr Harbor Dr., West Conshohocken, PA 19428 Tomado del Libro Anual de Normas de ASTM. Derechos de autor ASTM Práctica estándar para La realización de la Fuerza axial controlada amplitud constante Las pruebas de fatiga metálica Materials1
Esta norma ha sido publicada bajo la designación fija E 466, el número inmediatamente siguiente a la designación indica el año de Adopción original o, en el caso de revisión, el año de la última revisión. Un número entre paréntesis indica el año de la última aprobación. La Superíndice épsilon (e) indica un cambio editorial desde la última revisión o reprobación.
1. ALCANCE Esta práctica trata sobre el procedimiento para el ejercicio de fuerza axial ensayos de fatiga controlada para obtener el cansancio resistencia de los materiales metálicos en el régimen de la fatiga donde la cepas son predominantemente elástica, tanto durante la carga inicial y durante toda la prueba. Esta práctica se limita a la fatiga las pruebas de las muestras sin muescas y con muescas axiales sometido a una amplitud, función forzada periódica constante en el aire a temperatura. Esta práctica no está diseñado para su aplicación en ensayos de fatiga axial de los componentes o partes.
NOTA 1-Los documentos siguientes, aunque no se hace referencia directa en el texto, se considera lo suficientemente importante como para ser incluidos en esta práctica:E 739 Práctica para el Análisis Estadístico de lineal o linealizado estrés Vida (S-N) y Strain-Life (dirección N) Datos de fatiga STP 566 Manual de Fatiga Testing2 STP 588 Manual de Planificación y Análisis Estadístico para la fatiga Experiments3 STP 731 tablas para estimar Limits4 Fatiga Mediana
2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA 2.1 Normas ASTM: E 3 Métodos de preparación de metalográfico Specimens 5 E 467 Práctica para la Verificación de amplitud constante dinámica Cargas sobre Desplazamientos en una Carga de Fatiga Axial Prueba System 5 E 468 Práctica para la presentación de la fatiga de amplitud constante Resultados de las pruebas Metallic Material 5 E 739 Práctica para el Análisis Estadístico de lineal o linealizado Stress-Life (SN) y Strain-Life (en) Fatiga Data5 E 606 Práctica de Fatiga Strain-Controlled Testing 5 E 1012 Práctica para la Verificación de la alineación de muestras Bajo la tracción Loading5 E 1150 Definiciones de términos relacionados con Fatigue 5
3. TERMINOLOGÍA 3.1 Definiciones: 3.1.1 Los términos utilizados en esta práctica serán los definidos en Definiciones E 1150.
4. IMPORTANCIA Y USO 4.1 El ensayo de fatiga fuerza axial se utiliza para determinar la efecto de las variaciones en los materiales, geometría, condición de la superficie, estrés, y así sucesivamente, en la resistencia a la fatiga de metal materiales sometidos a la tensión directa de un número relativamente grande de ciclos. Los resultados también se pueden usar como una guía para la selección de materiales metálicos para el servicio en las condiciones de estrés repetido directa. 4.2 Con el fin de verificar que estos datos básicos fatiga generado el uso de esta práctica es comparable, reproducible, y correlacionada entre laboratorios, puede ser ventajoso llevar a cabo una programa de pruebas de tipo round robin desde el punto de un estadístico ver. Para ello sería necesario el control o el balance de lo que son las variables consideradas molestas a menudo, por ejemplo, la dureza, la limpieza, tamaño de grano, la composición, la direccionalidad, la superficie residual estrés, acabado de la superficie, y así sucesivamente. De este modo, al embarcarse en una programa de esta naturaleza es esencial para definir y
mantener coherencia a priori, tantas variables como sea razonablemente posible, con la mayor economía prudente. Todas las variables del material, información sobre exámenes y procedimientos utilizados deberían notificarse a fin que la correlación y la reproducibilidad de los resultados se puede intentar de manera que se considera razonablemente buena prueba actual práctica. 4.3 Los resultados de la prueba de fatiga fuerza axial son adecuados para aplicación para diseñar sólo cuando las condiciones de ensayo de muestras realista simular las condiciones de servicio o alguna metodología de dar cuenta de las condiciones de servicio está disponible y claramente definido.
5. DISEÑO DE MUESTRAS 5.1 El tipo de muestra utilizada dependerá del objetivo del programa de prueba, el tipo de equipo, el equipo capacidad, y la forma en la que el material está disponible. Sin embargo, el diseño debe cumplir con ciertos criterios generales se indica a continuación: 5.1.1 El diseño de la muestra debe ser tal que la falta se produce en la sección de prueba (área reducida como se muestra en la figura. 1 y . figura 2). La proporción aceptable de las áreas (sección de ensayo de adherencia
. figura 1 Las muestras con mezcla de filetes tangencial entre la sección de prueba y los extremos
figura 2 Las muestras con Radio continua entre los extremos
sección) para asegurar un fallo de la sección de prueba depende de la método de agarre espécimen. Especímenes extremo roscado puede resultar difíciles de alinear y el fracaso a menudo se inicia en estos estrés concentraciones en las pruebas en el régimen de vida de interés en este práctica. Una advertencia se da
con respecto a la sección del calibre con los bordes afilados (es decir, la sección transversal cuadrada o rectangular) desde estas son las debilidades inherentes debido a que el deslizamiento de los granos en bordes afilados no se limita por los granos vecinos en dos lados. Debido a esto, una sección transversal circular puede ser preferible si forma material se presta a esta configuración. El tamaño de la apoderado de extremo con respecto a la sección del calibre, y el radio de mezcla de sección del calibre en la zona de sujeción, puede provocar prematuro insuficiencia particularmente si se produce rozamiento en la sección de agarre, o si el radio es demasiado pequeño. Los lectores deben consultar Ref (1) caso de que este ocurrir. 5.1.2 Para el propósito de calcular la fuerza que debe aplicarse para obtener la tensión requerida, las dimensiones de la que el área se calcula se debe medir al 0.001 más cercano pulg (0,03 mm) para dimensiones iguales a o mayor que 0,200 pulg (5,08 mm) y más cercano a la 0,0005 pulgadas (0,013 mm) para dimensiones de menos de 0,200 pulgadas (5,08 mm). Las superficies destinadas a ser paralela y recta debe ser de una manera consistente con
NOTA 2-Medidas de las dimensiones presumir acabados lisos para los especímenes. En el caso de superficies que no sean lisos, debido al hecho de que se está estudiando algunos tratamiento de la superficie o condición, la dimensiones deben ser medidas que el anterior y el promedio, máximo y valores mínimos reportados 5.2 Dimensiones de probeta: 5.2.1 Las secciones transversales circulares-muestras con circular secciones transversales pueden ser de dos tipos: 5.2.1.1 Las muestras con filetes tangencialmente mezclados entre la sección de prueba y los extremos (fig. 1). El diámetro de la prueba sección debe estar preferiblemente entre 0,200 pulgadas (5,08 mm) y 1.000 pulgadas (25,4 mm). Para asegurar el fracaso sección de prueba, el agarre área de sección transversal debe ser de al menos 1,5 veces, pero, preferiblemente para la mayoría de los materiales y muestras, por lo menos cuatro veces la de ensayo área de la sección. El radio de empalme de mezcla debe ser de al menos ocho veces el diámetro de la sección de prueba para minimizar la teórica factor de concentración de esfuerzos, Kt de la muestra. La sección de prueba longitud debe ser aproximadamente de dos a tres veces la prueba sección de diámetro. Para las pruebas se ejecutan en la compresión, la longitud de la sección de prueba debe ser de aproximadamente dos veces la sección de prueba diámetro para minimizar el pandeo. 5.2.1.2 Las muestras con un radio constante entre los extremos (Fig. 3). El radio de curvatura debe ser no menos de ocho veces el diámetro mínimo de la sección de prueba para minimizar Kt . La longitud de la sección reducida debe ser mayor de tres veces la sección de diámetro mínimo de prueba. De lo contrario, la misma
deben aplicar relaciones dimensionales, como en el caso de la especímenes descritos en 5.2.1.1
5.2.2 Secciones rectangulares Cruz-Las muestras con rectangular secciones transversales pueden estar hechos de lámina o material de placa y pueden tener una sección transversal de ensayo reducida a lo largo de una dimensión, generalmente la anchura, o que puede estar hecho de material de
figura 3 muestras con un radio continua entre los extremos
que requieren reducciones dimensionales, tanto en anchura y espesor. En vista de esto, no hay relación máxima de área (agarre para poner a prueba la sección) deben aplicarse. El valor de 1.5 que figura en 5.2.1.1 puede ser considerada como una guía. De lo contrario, las secciones pueden estar ya sea de dos tipos: 5.2.2.1 Las muestras con filetes tangencialmente mezclados entre la sección de prueba uniforme y los extremos (fig. 4). El radio de la filetes de mezclado debe ser de al menos ocho veces la probeta anchura de la sección para reducir al mínimo Kt de la muestra. La relación de los Anchura de probeta de espesor debe ser de entre dos y seis, y la reducción de la superficie debe estar preferiblemente entre 0.030 cm2 (19,4 mm2) y 1.000 cm2 (645 mm2), excepto en casos extremos en los que la necesidad de muestreo de un producto con una superficie sin cambios hace que las restricciones anteriores práctico. La longitud de la sección de prueba debe ser de aproximadamente dos a tres veces el ancho de la sección de prueba de la muestra. Para las muestras que son menos de 0,100 pulgadas (2,54 mm) de espesor, las precauciones especiales son necesarias sobre todo en la carga inversa, R 5 -1. Para ejemplo, la alineación de la muestra es de suma importancia y la procedimiento descrito en la norma ASTM E 606 sería ventajoso. Además, Refs (2-5), a pesar de que pertenecen a la tensión controlada pruebas, puede resultar de interés, puesto que tratan con la hoja especímenes de aproximadamente 0,05 pulgadas (1,25 mm) de espesor. 5.2.2.2 Las muestras con un radio constante entre los extremos (Fig. 2). Las mismas restricciones se aplicarán en el caso de esta tipo de muestra como para la muestra se describe en 5.2.1.2. la las restricciones de área debe ser el mismo que para el espécimen se describe en 5.2.2.1. 5.2.3 Los especímenes-En muescas vista de la naturaleza especializada de los programas de pruebas que implican probetas entalladas, sin restricciones se
colocan en el diseño de la muestra con muescas, otra de lo que debe ser coherente con los objetivos de la programa. Además, la geometría específica muescas, radio entalla, información sobre el Kt asociada de la muesca, y el método y se debe informar fuente de su determinación.
6. PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS 6.1 La condición de la muestra de ensayo y el método de preparación de la muestra son de la mayor importancia. Impropio métodos de preparación puede ser de gran sesgar los resultados de la prueba. En vista de este hecho, el método de preparación debe ser acordado antes del comienzo del programa de prueba tanto por el originador y el usuario de los datos de fatiga que se genere. Dado que la muestra preparación puede influir fuertemente en los datos de fatiga resultante, la aplicación o uso final de los datos, o ambos, deben ser considerarse al seleccionar el método de preparación. Apéndice XI se presenta un ejemplo de un procedimiento de mecanizado que tiene sido empleado en algunos metales en un intento de minimizar el variabilidad de mecanizado y tratamiento térmico a la fatiga. 6.2 Una vez que una técnica ha sido establecido y aprobado para un material específico y la probeta de configuración, cambio no debe ser realizado debido al potencial de sesgo que puede ser introducido por la técnica cambiado. Independientemente del mecanizado, molienda, pulido o método utilizado, el final del metal eliminación debe ser en una dirección aproximadamente paralela a la eje largo de la muestra. Todo este procedimiento debe ser explicado claramente en la presentación de informes ya que se sabe que influyen comportamiento a fatiga en el régimen de la larga vida. 6.3 Los efectos que más se evitan son filete de subvaloración y las tensiones residuales introducidas por prácticas de mecanizado espécimen. Una excepción puede ser que estos parámetros están bajo estudio. Subvaloración de filete se puede determinar fácilmente mediante inspección. La garantía de que las tensiones residuales superficiales se reducen al mínimo puede lograrse mediante el control cuidadoso de los procedimientos de mecanizado. Lo Es aconsejable para determinar estas tensiones residuales superficiales con Difracción de rayos X de intensidad máxima o técnicas similares y el valor de la tensión residual de la superficie consignado junto con la dirección de determinación (es decir, longitudinal, transversal, radial, y así sucesivamente). 6.4 Almacenamiento-Las muestras que están sujetos a la corrosión en aire a temperatura ambiente debe ser protegido en consecuencia, preferiblemente en un medio inerte. El medio de almacenamiento debe generalmente ser eliminado antes de probar el uso de disolventes apropiados, si es necesario, sin efectos adversos sobre la vida de los especímenes. 6.5 Inspecciones Inspección-visuales con los ojos sin ayuda o con bajo aumento de potencia hasta 203 debería realizarse en todos los especímenes. Anomalías evidentes, tales como grietas, marcas de mecanizado, gubias, muescas, etc, no
son aceptable. Las muestras deben ser limpiados antes de la prueba con disolvente (s) noninjurous y nondetremental a la mecánica propiedades del material con el fin de eliminar el aceite de la superficie películas, huellas dactilares, etc. El análisis dimensional y inspección debe llevarse a cabo de una manera que no se visiblemente marcar, rayar, gubia, la puntuación, o alterar la superficie de la muestra
7. CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO 7.1 En general, las pruebas se realizarán en uno de los siguientes tipos de máquinas de ensayo de fatiga: 7.1.1 mecánico (excéntrica de manivela, tornillos de alimentación, girando masas), 7.1.2 electromecánico o accionamiento magnético o
. figura 4 muestras con filetes tangencial fusión entre la sección de ensayo uniformes y los extremos
7.1.3 hidráulico o electrohidráulico. 7.2 La acción de la máquina debe ser analizado para asegurar que se mantiene la forma y la magnitud de la carga deseada durante la duración de la prueba. 7.3 Los equipos de prueba deben tener una fuerza de vigilancia sistema, tal como un transductor montado en serie con la espécimen, o montado en el espécimen mismo, a menos que el uso de tal sistema no es práctico debido al espacio u otras limitaciones. Las fuerzas de ensayo deben ser observados a principios del etapa de la prueba y de forma periódica, a partir de entonces, para asegurar que el se mantiene ciclo de fuerza deseada. La amplitud de tensión variable, según lo determinado por una verificación dinámica adecuada (véase Práctica E 467), debe mantenerse en todo momento dentro del 2% del valor de la prueba deseada. 7.4 Frecuencia de prueba-La gama de frecuencias para el cual Resultados de la fatiga pueden ser influenciados por los efectos del tipo varía de un material a otro. En el régimen típico de 10-2 a 10 Hz 2 sobre la cual se generan la mayoría de los resultados, resistencia a la fatiga es generalmente no afectado para materiales de ingeniería más metálicos. Lo está más allá del alcance de la norma ASTM E 466 para extrapolar más allá esta gama o para extender este supuesto a otros
materiales sistemas que pueden ser viscoelástico o viscoplástico al ambiente de prueba temperaturas y en el régimen de frecuencia mencionadas. Como nota de precaución, debe localizada rendimiento ocurrir, significativa calefacción espécimen puede dar lugar a fatiga y afectar a la fuerza.
8. PROCEDIMIENTO 8.1 Montaje de la pieza-Con mucho, el más importante consideración para mordazas es que pueden ser traídos en buena alineación consistente del espécimen a espécimen (ver 8.2). Para grips más convencionales, una buena alineación debe surgido de una atención muy cuidadosa a los detalles de diseño. Cada debe hacerse un esfuerzo para prevenir la aparición de desalineación, ya sea por giro (rotación de las garras), o a un desplazamiento en sus ejes de simetría. 8.2 Alineación de Verificación-Para reducir al mínimo los esfuerzos de flexión (cepas), accesorios de muestras deben estar alineadas de tal manera que el eje mayor de la muestra coincide estrechamente con el eje de carga a lo largo de cada ciclo. Es importante que la exactitud de los alineación se mantuvo constante de espécimen a espécimen. La alineación debe verificarse por medio de una probeta de ensayo con sensores de tensión longitudinales colocados en cuatro lugares equidistantes alrededor del diámetro mínimo. La muestra de ensayo de prueba debe ser girado alrededor de su eje, instalado y comprobado para cada de las cuatro orientaciones dentro de las instalaciones. Los esfuerzos de flexión (cepas) así determinado debe limitarse a menos del 5% de la mayores de la gama de tensiones, máximo o mínimo (cepas), impuesta durante cualquier programa de pruebas. Para las muestras que tienen un longitud de calibre uniforme, es conveniente colocar un conjunto similar de medidores en dos o tres posiciones axiales dentro de la sección del calibre. Un juego de calibradores de tensión debe ser colocado en el centro de la longitud de la galga para detectar la desalineación que provoca la rotación relativa del espécimen termina alrededor de ejes perpendiculares a la muestra eje. Los menores son los esfuerzos de flexión (cepas), más repetibles resultados de la prueba será a partir de la muestra de la muestra. Esto es especialmente importante para los materiales con baja ductilidad (es decir, los esfuerzos de flexión (cepas) no debe exceder el 5% del un mínimo de estrés (tensión) de amplitud).
NOTA 3 Esta sección se refiere al tipo A Pruebas, en la norma ASTM E 1012.
9. TERMINACIÓN DE PRUEBA 9.1 Continuar las pruebas hasta que los criterios de fallo muestra se alcanzado o hasta que ha habido un número predeterminado de ciclos aplicado a la muestra. El fallo puede ser definida como completa separación, como una grieta visible a una magnificación especificada, como un romper de ciertas dimensiones, o por algún
otro criterio. En informar sobre los resultados, establecer el criterio elegido para definir fracaso y ser coherente dentro de un conjunto de datos dado.
10. INFORME 10.1 Reporte la siguiente información: 10.1.1 Esta fatiga muestras de ensayo, procedimientos y resultados deben ser reportados de acuerdo con la norma ASTM E 468. 10.1.2 El uso de esta práctica se limita a los especímenes metálicos probado en un ambiente adecuado, generalmente atmosférica aire a temperatura ambiente. Dado que sin embargo, el medio ambiente puede una gran influencia en los resultados de las pruebas, las condiciones ambientales, es decir, temperatura, humedad relativa, así como el medio, debe ser siempre registrado periódicamente durante la prueba y reportado. 10.1.3 En general, los ensayos de fatiga se pueden llevar a cabo utilizando una función de fuerza periódica, por lo general sinusoidal. Sin embargo, independientemente de la naturaleza de la función de fuerza, que debe ser informado (seno, rampa, diente de sierra, etc.) 10.1.4 Cuando rendimiento notable se produce en los ensayos de fatiga de las muestras sin entalla (por ejemplo, tensión media no nula ensayo de fatiga) la deformación permanente de la ininterrumpida pero muestras analizadas (por ejemplo, porcentaje de cambio en la sección transversal área de la sección de prueba) debe ser reportado. 10.1.5 Una breve descripción de las características de la fractura; resultados de metalografía post-test o microscopía elección, o ambos; identificación de mecanismo de fatiga, y el grado relativo de fisuración intergranular y transgranulares sería altamente beneficioso
ANEXO (Información no obligatoria) X1. EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO DE MECANIZADO
X1.1 Mientras que el siguiente procedimiento fue desarrollado para materiales de alta resistencia, tienen con asistente mínima daños en la superficie y la alteración, que pueden aplicarse con éxito a materiales de menor resistencia. Como medida general conservador, Este procedimiento se recomienda a menos que: (1) el experimental objetivo es evaluar otra condición de la superficie dada o, (2) se sabe que el material en proceso de evaluación es relativamente insensible a la condición de la superficie.
X1.2 Procedimiento:
X1.2.1 En las etapas finales de mecanizado, retire el material en pequeñas cantidades hasta 0,125 mm (0,005 pulgadas) de material en exceso permanece. X1.2.2 Retire los próximos 0,1 mm (0,004 pulgadas) de calibre diámetro por rectificado cilíndrico a una velocidad de no más de 0.005 mm (0,0002 pulgadas) / Pass. X1.2.3 Retire los últimos 0,025 mm (0,001 pulgadas) por pulir (Nota X1.1) longitudinalmente para impartir un máximo de 0,2-micras (8- μin.) Rugosidad de la superficie.
NOTA X1.1-Extreme se debe tener precaución en el pulido de asegúrese de que el material se extrae de manera adecuada y no simplemente untado para producir una superficie lisa. Esto es un peligro particular, en materiales blandos en el que el material se puede untar sobre marcas de herramientas, creando de ese modo un influencia potencialmente no deseado en la iniciación de grietas durante el ensayo. X1.2.4 Después de pulir (Nota X1.2) todo queda rectificado y pulido de marcas debe ser longitudinal. No circunferencial mecanizado debe ser evidente cuando se ve en aproximadamente 203 aumentos con un microscopio óptico. X1.2.5 Elimine la grasa de la muestra final. X1.2.6 Si es necesario un tratamiento de calor, llevar a cabo antes de finales mecanizado. X1.2.7 Si se van a realizar las observaciones de superficie, la prueba muestra puede ser electropulido de acuerdo con los métodos de E 3. X1.2.8 números de muestras huella en ambos extremos de la prueba sección en regiones de baja tensión, de todo contacto grip superficies.
