ESPE

LABORATORIO DE MECÁNICA DE MATERIALES

PRACTICA DE LABORATORIO

TEMA: ENSAYO DE FATIGA EN ACERO

Datos

Distancias L= 73cm AC=19,7cm CD= 33,3cm

RPM 1425

DB= 20cm

Probeta 1 Probeta 2

Tiempo 28,64 s 5min 10s

T inicial 19,6⁰C 21,3⁰C

T final 54⁰C 116⁰C

1.- Describir la observación de la sección de rotura de la probeta.

Vista en Perspectiva. Puede verse la deformación típica de copa y cono para falla dúctil en el diámetro mayor, acompañado de estrías que indican el lugar desde donde se propagan las grietas.

1 muestra el primer plano de propagación de falla, a velocidad media.

2 por su baja rugosidad, indica una rápida propagación de las grietas.

3 se puede observar una alta rugosidad en el material libre de corrosión, que falló por sobrecarga en tensión al final.

1

2 3

La perdida de resistencia con el número de ciclos alcanza un límite denominado Resistencia a la fatiga ó Límite de vida a fatiga. Los materiales no férreos no tienen un límite tan marcado, aunque la velocidad de pérdida de resistencia disminuye con el número de ciclos y en este caso se escoge un número de ciclos tal como para establecer el límite.

2.- Indicar la razón por la cual la temperatura aumenta.

En el caso de los ensayos de tracción a una misma velocidad de actuación, se observa un incremento de la temperatura lineal acorde con la zona elástica del material. Dicho incremento de temperatura comienza a estabilizarse en el momento en el que la probeta empieza a plastificar hasta un máximo coincidente con el momento de rotura. Para la obtención del incremento de temperatura, se fijó un número determinado de ciclos, para cada uno de los niveles de carga. Se seleccionó este número de ciclos ya que para los casos de σ más bajos, la estabilización del ΔT se alcanzaba próximo a dicho valor. Los resultados obtenidos en los ensayos de fatiga muestran que, en valores de tensión próximos al límite de fatiga del material, se produce un incremento de temperatura brusco respecto a niveles inferiores en ambos tipos de solicitaciones, axial y torsional. Este fenómeno, detectado durante el ensayo por la disminución de amplitud de desplazamiento (criterio establecido como identificador del fallo de la probeta en un ensayo controlado por carga), informa desde el punto de vista estructural de la próxima pérdida de rigidez de la probeta. El calentamiento significativo de la superficie de la probeta se origina cuando se produce un proceso de plastificación del material y una contribución importante del trabajo generado por esta deformación plástica se convierte en calorLa parte donde fallo la probeta está caliente debido a los constantes cambios de las fibras (tracción, neutra, compresión, neutra, tracción)

3.- Dibujar los diagramas de fuerza cortante y momento flector del eje de maquina probeta.

4.- Calcular el esfuerzo flector máximo de la probeta.

MPam

mm

mm

mmNm

I

My

42.411)1

1000(*

)7.7(64

)85.3()44.18( 3

4

H1 ¼ de vuelta

0

)7.7(64

)0()44.18(

4

mm

mmNm

I

My

H2

½ vuelta

MPam

mm

mm

mmNm

I

My

42.411)1

1000(*

)7.7(64

)85.3()44.18( 3

4

H3 ¾ de vuelta

0

)7.7(64

)0()44.18(

4

mm

mmNm

I

My

H4

5.- Ubicar el esfuerzo flector y el numero de ciclos, sobre un diagrama (esfuerzo flector) VS

(Numero de ciclos)

Resistencia a la fatiga VS numero de ciclos

Esfuerzo aplicado (Mpa)

Número de ciclos de esfuerzo Diagrama de esfuerzo y número de ciclos a la fractura de un acero de herramientas

Dónde : l es la longitud de la barra, F es la carga, y, d el diámetro.

Se aplica una fuerza de 2900 N. a una barra de acero para herramientas que gira a 3000 ciclos por minuto. La barra tiene un diámetro de 2,5 cm. y una longitud de 30 cm.

a) Determinar el tiempo tras el cual la barra falla. b) Calcular el diámetro de la barra que evitaría el fallo por fatiga.

a)

Por tanto:

b) Límite de resistencia a la fatiga:

L.F. (f) = 400 MPa.

d3 = 22.1 . 10-6 m3; d = 0.028 m = 28 mm.

Esfuerzo aplicado (Mpa)

Número de ciclos de esfuerzo

6.- Conclusiones

o La parte donde fallo la probeta está caliente debido a los constantes cambios de las

fibras(tracción, neutra, compresión, neutra, tracción, etc.)

o Un eje de dimensiones mayores se puedes en base a las dimensiones darle un número

determinado de ciclos de funcionamiento.

o Se determina que existen caso en los que se puede diseñar un eje para tiempos cortos

de vida.

http://www.youtube.com/watch?v=dZLExvQ_7Rg&feature=related