fatiga

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  • ANALISIS DE FALLA

    Ronald Requejo

  • QUE PASOS DEBO SEGUIR?

  • Mtodo Dr.P.H Lane1. Observacin en el Campo.-

    A. Situacin Ideal B. Situacin Real .- Secuencia eventos Recojo de muestras Identificacin de muestras

  • 2.- Preservacin de Fractura

    9 Caras de fractura9 Contra corrosin9 Recubrimiento de la superficie (no reaccionar)

    ES IMPORTANTE LA PRESERVACION DE LA FRACTURA PARA NO LLEVAR A

    CONCLUCIONES FALSAS

    Mtodo Dr.P.H Lane

  • 3.- Examen Visual Macrofractografa Determinar el tipo de carga que

    causa la falla (torsin, doblado, etc.) Determinar los puntos de

    concentracin de tensiones.

    Mtodo Dr.P.H Lane

  • 4.- Examen no destructivos Partculas magnticasLquidos penetrantesRevelar inicio de fisuraCheque de especificaciones

    Composicin qumica. Propiedades mecnicas Valores de impacto con Microprobetas

    (materiales no conformes)

    Mtodo Dr.P.H Lane

  • FATIGA

    Material sometido a esfuerzos repetitivos o cclicos.

    Ejes de transmisin de movimiento, barras de conexin y cajas de cambio.

    80 % de fracturas se atribuye a fallas pro fatiga.

  • CAUSAS DE LA FATIGA

    1. Cargas cclicas2. Deformacin plstica.3. Tensin de Traccin.

  • Inicio de fatiga se dan principalmente :1. Puntos de alta concentracin de

    tensiones ( entalles, cambios bruscos de espesor, etc)

    2. Estructura metalrgica que crea concentracin de tensiones ( inclusiones o precipitado en forma laminar).

    FATIGA

  • EFECTO DE LA MICROESTRUCTURA.

    105 106 107 108200

    250

    300

    350

    NUMERO DE CICLOS

    TENSIO

    N K

    si

    Acero al Carbono (0.78%C, 0.27%Mn, 0.22%Si, 0.016%S, 0.011%P)

    PERLITA

    ESFEROIDITA

  • Inclusin Pequea 0.02 mm

    Inclusin grande 0.13 mm

    104 105 106 107 108103

    AISI SAE 4340H

    100

    120

    140

    Numero de Ciclos de Falla

    INFLUENCIA DE LA MICROESTRUCTUTRA

    TENSIO

    N K

    si

  • POROS FISURAS

    CONCENTRADOR DE TENSIONES

  • CONCENTRADOR DE TENSIONES

    FALTA DE PENETRACION

    SOCAVACIONES POROS

  • ETAPAS DE LA FATIGA1. Nucleacin de la fisura

    ( bandas de deslizamientos)

  • ETAPAS DE LA FATIGA2.- Crecimiento de la

    fisura.- Micrmetros() por

    ciclo Crecimiento

    perpendicular a tensin mxima

    Formacin de las estras.

    3.- Fractura

  • SUPERFICIES DE FRACTURA

    1 .- MARCAS DE PLAYA

    (CONCHA DE ALMEJA)

  • SUPERFICIES DE FRACTURA

    Flexin bidireccional

  • SUPERFICIES DE FRACTURA

    2. - ESTRIAS

  • FATIGA EN SOLDADURAS

    Reduccin de las etapas de fatiga a solo dos ( intrusiones)

  • SOLUCIONES

    1. Toe Grinding2. TIG Dresssing3. Peening4. Hammer Peening

  • Toe Grinding

  • TIG Dresssing

  • REPARACION POR SOLADURA EN FALLAS POR

    FATIGA ORIGINAS POR MICROFISURAS EN EQUIPOS

    MINEROS

  • Identificacin del Metal Base

    0.280.850.590.140.0190.0370.110.750.38%Mo%Ni%Cr%Cu%P%S%Si%Mn% C

    Acero de Baja aleacin

    Equivalente I.H.A (Espaa) F 129

    Resistencia Traccin 113 140 Ksi

    Acero de grano fino

    Gran templabilidad

  • CARACTERISTICAS DE LOS ACEROS DE GRANO FINO

    ALTO PUNTO DE FLUENCIA

    ALTA RESISTENCIA A LA TRACCION

    ALTOS VALORES DE IMPACTO

    BUENA RESISTENCIA A LA FRACTURA FRAGIL

    BUENA SOLDABILIDAD

  • TRATAMIENTOS A APLICAR EN LOS ACEROS DE GRANO FINO

    NORMALIZADO

    TEMPLADO Y REVENIDO

    TRATAMIENTO TERMOMECANICO

  • FACTORES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS ACEROS MICROALEADOS DURANTE LA

    FISURACION EN FRIO

    1. CARBONO EQUIVALENTE2. ESPESOR DE LA PIEZA3. CONTENIDO DE HIDROGENO

    (Segn DIN 8572)4. ENTRADA DE CALOR (Heat Imput)5. TIEMPO DE ENFRIAMIENTO DURANTE

    EL SOLDEO ( t 8/5)

  • DETERMINACION DE LA TEMPERATURA MINIMA DE PRE CALENTAMIENTO Y LA TEMPERATURA Ms

    )(%30)(%10)(%5)(%10)(%10)(%17)(%20)(%35)(%40)(%350500

    AlCoWMoCuNiCrVMnCTMs

    ++=

    25.0350 = CTp[ ] [ ] [ ]eCqCC +=

    [ ]360

    )(%28)(%20)%(%40)(%360 MoNiCrMnCqC ++++=

    [ ]eC = 0.05 x e x Cq

  • ECUACIONES DE LOS FACTORES DE INFLUENCIA SOBRE LA TEMPERATURA MINIMA DE PRE

    CALENTAMIENTO.CARBONO EQUIVALENTE

    CET en % = C + (Mn + Mo ) + (Cr+ Cu) + Ni10 20 40

    T en C = 750 CET 150

    ESPESOR DE LA PLANCHAT en C = 160 (d) - 110

    35CANTIDAD DE HIDROGENO

    T en C = 62 HD0.25- 110

    ENTRADA DE CALORT en C = (53 CET 32)Q 53 CET - 32

  • Carbono Equivalente.

    0.60.50.40.30.2

    0

    50

    100

    150

    200

    T C

    TEMPERATURA MINIMA DE PRE CALENTAMIENTO EN DEPENDENCIA DEL

    CARBONO EQUIVALENTE.

    T = 750 CET - 150

  • Delta To = (53 CET 32 ) Q -53CET +32

    0

    40

    20

    - 20

    - 40

    - 600 1 2 3 4

    Entrada de Calor KJ/ mm

    CET: 0.5

    CET : 0.35CET: 0.2

    Delta To en C

    INFLUENCIA DE LA ENTRADA DE CALOR SOBRE LA TEMPERATURA MINIMA DE PRE

    CALENTAMIENTO.

  • INFLUENCIA DEL ESPESOR DE LA PLANCHA SOBRE LA TEMPERATURA MINIMA DE PRECALENTAMIENTO T

    ESPESOR DE LA PLANCHA EN mm

    -80

    -60

    -40

    -20

    0

    20

    40

    60

    80

    T delta en C

    0 20 40 60 80 100

    Delta T = 160 ( d/35) - 100

  • ENSAYO DE DUREZA

    Prueba 1 .- Estado de Suministro DUREZA 22 HRc

    Prueba 2 .-Templado 900C enfriado en aceite. DUREZA Max 45.5 HRcDUREZA Prom 44 HRc

  • ENSAYO DE DUREZAPrueba 3 .- Soldado con AWS E 9016 B3

    Sin pre calentamientoPERFIL DE DUREZAS

    29,2

    49,342,7

    0

    20

    40

    60

    Material Aporte ZAC Material Base NoAfectado

  • ENSAYO DE DUREZA

    Prueba 4 .- Similar a la prueba 3 pero con pre calentamiento.

    PERFIL DE DUREZAS

    24,9

    29,2 29,4

    2224262830

    Material Aporte ZAC Material Base NoAfectado

  • ENSAYO DE DUREZA

    PERFIL DE DUREZAS

    29,229,4 24,9

    42,749,329,2

    0

    20

    40

    60

    Material Aporte ZAC Material Base NoAfectado

    Con preHeatSin PreHeat

  • ENSAYO METALOGRAFICO

    Microestructura de la zona Afectada por el Calor (ZAC)

    Matriz Martenstica con Carburos Precipitados.

  • ENSAYO METALOGRAFICO

    Microestructura del Material Base

    Matriz Sorbita con Trozos de Sulfuro de Manganeso.

  • REPARACION DE LOS ESLABONES

    1. INSPECCION NO DESTRUCTIVA DEL ESLABON

    2. PREPARACION MECANICA DE LA JUNTA3. PRECALENTAMIENTO

    ( 220C T Interpase 225C -260C)4. SECUENCIA DE SOLDEO.

  • ESLABON DE CADENA

    Inicio de falla en cordn de soldadura

  • PREPARACION MECANICA DE LA JUNTA

    Falla pro fatiga donde no hay soldadura

  • PREPARACION MECANICA DE LA JUNTA

  • CONDICIONES QUE DEBE SATISFACER LA JUNTA SOLDADA

    SIMILARES PROPIEDADES MECANICASAUSENCIA DE FISURAS MACRO Y MICRO ESTRUCTURALES.

    PREVENCION DE FISURACION EN FRIO

    ENFRIAMIENTOS LENTOS REDUCEN LOS ESFUERZOS INTERNOS EN LA SOLDADURA.TIEMPO DE DIFUSION PARA EL HIDROGENO.ADECUADO CONTROL DE LOS RANGOS DE CALOR DURANTE EL SOLDEO Y EL ENFRIAMIENTO.CONTROL DEL FACTOR t 8/5

  • CONCLUSIONES

    1. Se muestra la viabilidad de reparar equipos que han fallado por fatiga.

    2. El control de los parmetros operativos es importante para asegurar ptimos valores en la junta soldada.

    3. El control del H2 es importante para prevenir la fisuracin por hidrgeno.