fatiga

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)


Flexin bidireccional


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


ENSAYO DE DUREZA

PERFIL DE DUREZAS

29,229,4 24,9

42,749,329,2

0

20

40

60


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.

fatiga

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