MECÁNICA DE FRACTURA Y ANÁLISIS DE FALLAS
FRACTURA DÚCTIL La fractura dúctil de un metal tiene lugar después de una intensa deformación plástica, esto quiere decir que este tipo de fractura aparece en aquellos materiales que tienen una zona de deformación plástica considerable. Este tipo de fractura se puede reconocer por las siguientes características: a) ormación de cuello de botella en el área fracturada, b) !eformación plástica permanente, c) Elongación del material " d) #educción del área tras$ersal %i consideramos una probeta redonda " se aplica un esfuerzo a la probeta tal que e&ceda su resistencia má&ima a la tensión, " se mantiene suficiente tiempo, la probeta se fracturará. En la práctica, las fracturas dúctiles son menos frecuentes que las frágiles, " su principal causa es el e&ceso de carga aplicado a la pieza, que puede ocurrir como resultado de un dise'o erróneo, una fabricación inadecuada o un e&ceso de carga. (tra consideración importante es que la carga má&ima " la carga de fractura no es la misma, esto se debe a que el material se deforma plásticamente alcanza su resistencia má&ima " después empieza a ceder asta el punto de fracturarse.
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%e a comprobado que una de las principales causas que ocasionan que se origine este tipo de fractura son las impurezas del material " las inclusiones o partículas de segunda fase *e%, +n%, e-, carburos, ó&idos, etc) MECANISMO DE UNA FRACTURA DÚCTIL:
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MECÁNICA DE FRACTURA Y ANÁLISIS DE FALLAS Fig. Nucleación, crecimiento y coalescencia de fractura en metales dúctiles
ETAPAS DE LA FRACTURA DÚCTIL: 1. ormación de una superficie que contiene inclusiones o partículas de segunda fase debido a una interface de descoesión o fisuración de partículas 2. recimiento del $acío alrededor de la partícula *inclusiones) con modo de deformación plástico " tensión idrostática. . oalescencia del $acio de crecimiento con $acios ad"acentes, la nucleación del $acio es mucas $eces la etapa crítica, la fractura ocurre poco después que los $acios se forman. La propagación de la fractura es controlada por el crecimiento " coalescencia de los $acios.
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La figura ilustra la formación de fractura de capa " cono que es comúnmente con pruebas de tensión que se produce un estado tria&ial de esfuerzo, esto conduce a que el esfuerzo se oriente a 456 del e7e de torsión. En conclusión la fractura dúctil comienza en el centro de la región donde se produce la estricción sobre un plano que es macroscópicamente normal al e7e del esfuerzo de torsión aplicado según progresa la deformación. La grieta se e&tiende por ultimo acia la periferia de la probeta, al final de la fractura ocurre con muca rapidez a lo largo de una superficie que forma un ángulo de 456 apro&imado con el e7e de esfuerzo de torsión. +E/10%+( !E #(8E#% ( !E L/ /-/ !E (92E!/!E%:
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Fig. Mecanismo de la capa de oquedades en fractura dúctil
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La concentración de esfuerzos en los e&tremos de la grieta localiza la región plástica de estas regiones en bandas de cizallamiento que forman ángulo de 6 a 46 con el e7e de esfuerzos. En la figura / se muestra la relación de las bandas de cizallamiento con la grieta. !ebido a que la deformación dentro de las bandas es mu" intensa, estas se llenan con oquedades. #ogers a utilizado el término capa de oquedades para describir estas bandas en este punto. %egún cresen las oquedades en estas bandas, golpean e$entualmente unas con otras, resultando que una capa de oquedades se di$ide en ; " la grieta a$anza como se indica en la figura <. el mo$imiento de la grieta acia aba7o de la capa de oquedades cambia la posición del e&tremo de la grieta de tal manera que se forman nue$as bandas de cizallamiento, según el diagrama la grieta podría mo$erse teóricamente a lo largo de cualquiera de estas dos nue$as bandas, una de las cuales es una e&tensión de la banda original que se di$ide, mientras que la otra se inclina en la dirección opuesta. %in embargo, si la grieta continua mo$iéndose acia adelante en su dirección original, se ale7ara de la sección trans$ersal de la probeta en el centro del cuello a una región de esfuerzos decrecientes. -or otra parte, su se mue$e dentro de la otra orientación de la banda de cizallamiento, regresara a la región de má&ima concentración de esfuerzos. Esto es lo que ocurre normalmente. En un metal dúctil la fractura final puede ocurrir por $arios métodos: 2nos de estos produce una copa " cono, " el otro una copa doble.
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MECÁNICA DE FRACTURA Y ANÁLISIS DE FALLAS uando se produce una fractura final como para formar una falla de copa " cono, como en el ierro, laton, o duraluminio, es probable que el borde cortante de la copa se forme por el mecanismo de capa de oquedades. %egún a$anza la fractura central acia la superficie, disminu"e de modo progresi$o la sección trans$ersal disponible para soportar la carga. E$entualmente se alcanza una condición donde las bandas de cizallamiento pueden e&tenderse acia la superficie. 2na di$isión $iolenta de esas bandas puede resultar entonces en el borde cortante. Este caso se ilustra en la figura
Fig .Desarrollo de la capa de oquedades
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