Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN DEL COMPORTAMIENTO A FATIGA DE
FISURAS SUPERFICIALES EN CHAPAS DE ACERO Y UNIONES SOLDADAS
L. Jaureguizahar y M.D. Chapetti
Laboratorio de Mecánica Experimental (LABMEX).
División Soldadura y Fractomecánica
INTEMA (CONICET – Universidad Nacional de Mar del Plata)
J.B. Justo 4302, (B7608FDQ) Mar del Plata, Argentina
ljaureguizahar@fi.mdp.edu.ar
RESUMEN
Este trabajo muestra resultados de la implementación de una tecnología de análisis del comportamiento a
fatiga de fisuras superficiales que permite su estudio en casos no contemplados por ensayos estandarizados.
La metodología, basada en técnicas de extensometría eléctrica múltiple, utiliza equipamiento y software
dedicados que permiten detectar y monitorear fisuras superficiales irregulares tan pequeñas como 0.1 mm, y
analizar su comportamiento durante la propagación por fatiga según el espesor de la chapa.
El trabajo muestra resultados de análisis y comparación del comportamiento a fatiga de fisuras generadas
artificialmente en placas de acero A36 de ½” de espesor, y naturalmente iniciadas a partir de talones
correspondientes a uniones de la misma chapa soldadas a tope.
Los resultados son utilizados luego para determinar las propiedades a fatiga del material (ley de Paris), y
para analizar la influencia de la unión soldada sobre el comportamiento de las fisuras iniciadas y
propagadas por fatiga de altos ciclos.
Palabras clave: Fatiga, Propagación, Fisuras Superficiales
1. INTRODUCCIÓN
Generalmente, las fisuras por fatiga son iniciadas en superficies libres, en regiones con presencia de
altas tensiones debidas a cambios en la geometría o a discontinuidades geométricas creadas durante el
proceso de fabricación y/o debido a la presencia de tensiones residuales de tracción. Las uniones soldadas
pueden contener pequeños defectos que favorezcan el crecimiento de una fisura aún desde los primeros
ciclos de tensión aplicados. La propagación y coalescencia de estas fisuras iniciales puede llevar a la
formación de una fisura de mayor tamaño, cuya propagación puede resultar en la falla o inestabilidad del
componente [1].
El presente trabajo forma parte de un proyecto integral cuyo objetivo general es el desarrollo de
tecnologías para la estimación del comportamiento a fatiga de componentes metálicos y uniones soldadas,
para lo cual es necesario realizar ensayos experimentales específicos utilizando técnicas y metodologías
experimentales que permitan detectar y monitorear adecuadamente las fisuras superficiales generadas y su
propagación. El objetivo específico de este trabajo es la implementación, optimización y calibración de una
metodología experimental utilizando extensometría eléctrica y equipamiento y software dedicado, y su
aplicación al análisis del comportamiento a fatiga de una unión soldada a tope de placas de acero A36, y su
comparación con el comportamiento a fatiga de estas placas base.
2. METODOLOGÍA
La técnica para detección y medición de las fisuras superficiales implementada y optimizada está
basada en el método de extensometría eléctrica. Inicialmente este método fue desarrollado para el análisis en
dos dimensiones de fisuras rectas y en desarrollos posteriores fue generalizado a 3D haciendo uso de
múltiples extensómetros permitiendo registrar la profundidad y la forma de la fisura.[1,3-5].
Cuando una fisura inicia y propaga dentro de un campo de tensiones (ver Figura 1a), las líneas de
flujo de las tensiones presentes comienzan a separarse de la superficie debido a la discontinuidad generada
[1,2]. Esto puede ser detectado mediante extensómetros que son colocados en la superficie del material y a
una distancia H de la boca de la fisura.
1058