TEMA: Ensayo de termofluencia OBJETIVOS • • • •
Conocer acerca de la termofluencia Conocer acerca de las causas de la termofluencia Conocer como la termofluencia afecta a los materiales Conocer acerca del ensayo de termofluencia
MARCO TEÓRICO Termofluencia Historia En 1833, M.Vicat llevó a cabo los primeros experimentos para el estudio de este fenómeno. Desde entonces se a observado el fenómeno de la termofluencia a distintas temperaturas y en distintos materiales. ! partir de la se"unda mitad del si"lo s i"lo ##, el desarrollo tecnoló"ico demandó materia les $ue presentasen una mayor resistencia mec%nica y $u&mica a temperaturas En un metal a temperatura ambiente, un esfuer'o aplicado menor $ue ya no produce deformación pl%stica. (in embar"o, si la temperatura del metal se incrementa, es posible $ue comience a deformarse pl%sticamente aun cuando los esfuer'os aplicados sean ba)os. Esta deformación pl%stica depende de la temperatura y del tiempo $ue la fuer'a est* aplicada. +a ermofluencia es la deformación pl%stica $ue puede sufrir un material a temperatura elevada y durante per&odos lar"os de tiempo a-n cuando el esfuer'o aplicado sea menor $ue su esistencia a la /luencia 0a ay2. +a ermof ermoflue luenci nciaa es causada causada por el movimi movimient ento o de las disloc dislocacio aciones nes,, las cuales cuales ascienden ascienden en la estructura cristalina cristalina a causa de la difusión. difusión. +a dislocación no se mueve sobre su plano de desli'amiento desli'amiento como ser&a el caso de la deformación deformación pl%stica causada causada por una fuer'a mayor $ue ay, sino $ue se mueve perpendicular a su plano de desli'amiento.
El $ue la dislocación se mueva, se traduce en $ue el material se deforma pl%sticamente. +a ermofluencia es un fenómeno $ue depende si"nificativamente de la difusión
Debido a $ue la ermofluencia es activada por la difusión, responde a la ecuación de !rrenius
C, 4, m y n son propiedades del material. +a termofluencia tambi*n puede describirse por medio de las curvas de esfuer'o 5ruptura.
+as curvas de esfuer'o 5 ruptura para diferentes temperaturas pueden describirse por medio del par%metro de +arson 5 Miller, el cual se define de la si"uiente forma +M 6 0 7 12 0! 9 : ln t2 Donde ! y : constantes del material temperatura t tiempo
Factores que afectan a la fluencia • • • •
emperatura de fusión Módulo de elasticidad. ama;o del "rano. Cuanto mayor sean estos factores, mayor resistencia fluencia tendr% un material.
Causas e la Termofluencia Es causada por el movimiento de las dislocaciones, las cuales ascienden en estructura cristalina a causa de la difusión.
Desli'amiento de l&mites de "rano durante la termofluencia= causa 0a2 la formación de uecos en una inclusión atrapada en el l&mite de "rano y 0b2 la creación de un ueco en un punto triple, donde ay tres "ranos en contacto.
+as dislocaciones pueden ascender y ale)arse de los obst%culos, cuando los %tomos se apartan de la l&nea de dislocación para crear intersticios o para llenar vacancias 0a2 Cuando los %tomos se fi)an a la l&nea de dislocación creando vacancias o eliminando intersticios 0b2.Cuando los %tomos se fi)an a la l&nea de dislocación creando vacancias o eliminando intersticios Cuando un material fluye y despu*s se rompe finalmente, es define la fractura como >?>! ?@ E(/>EA@.
B +as fracturas de ruptura d-ctil por esfuer'o incluyen un cuello y la presencia de mucas "rietas $ue no tuvieron oportunidad de producir la fractura final. +as fallas de ruptura fr%"il "eneralmente muestran poca formación de cuello, suelen presentarse con la formación de uecos en la intersección de tres l&mites de "rano y la incidencia de otros uecos a lo lar"o de los l&mites de "rano por procesos de difusión.
Ensa!o e termofluencia orma !(M E513 El ensayo de termofluencia consiste en someter una probeta a una car"a constante, ya sea de tracción o de comprensión, dentro de un orno a una temperatura, .
(e mide la deformación unitaria en función del tiempo y se "rafica la curva de termofluencia. ! la ora del ensayo los par%metros en los $ue nos fi)amos son dos B+a velocidad de fluencia transitoria. 5El tiempo de ruptura, .
El tiempo necesario para $ue se presente la falla es el EM?@ DE >?>!. El tiempo de ruptura se reduce a mayor esfuer'o o a mayor temperatura.
"C#mo afecta a los materiales$ ?ara $ue un material sea resistente a la termofluencia el primer re$uisito ser&a tener una alta temperatura de fusión o $ue se trate de un material compuesto en el $ue dica propiedad se alla visto me)orada exponencialmente.
%ar&metro 'arson(Miller log t + C 1=
MQ R
= P1
T ¿
Este par%metro tiene como premisa b%sica $ue la ener"&a de activación se mantiene constante. !s&, el par%metro de +5M permanece constante para distintas combinaciones de y t, lo $ue nos permite efectuar predicciones a lar"o pla'o a partir de datos de corto pla'o obtenidos a mayor temperatura.
Conclusiones El ensayo de termofluencia nos sirve para determinar el comportamiento de un material 0su deformación y punto de ruptura2 a trav*s del tiempo y temperaturas altas.es esencial determinar esto para cienos materiales $ue se encuentran en un entorno a temperaturas altas.
BIB'IO)RAFIA 4alpaF)ian, (. 0G82. Manufactura, in"enier&a y tecnolo"&a. 0Huinta ed., p. 13G82. M*xico ?earson Education. 0G1G, 112. Ensayo De ermofluencia. :uenasareas.com. ecuperado 11, G1G, de ttp77III.buenastareas.com7ensayos7Ensayo5De5ermofluencia7JJK1L.tml Nntroducción a la Ciencia e n"enier&a de los MaterialesN 0, 2 O.D. C!++(E, Pr., Editorial evert*, (.!., 0G32. JG C!+ int QCiencia e n"enier&a de los MaterialesR D. . !(4E+!D, Editorial ?araninfo5 omson +earnin", 0G12. JG !(4 cie NCiencia e n"enier&a de los Materiales.N O. /. (M<, Editorial McSraI5
