2000 Control 1 Pauta

IWC-203 MATERIALES DE INGENIERIA CONTROL 1 11 AGOSTO 2000 PAUTA DE CORRECCION

V 1

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F

I X

La deformación en frío produce aumento del esfuerzo que provoca deformación plástica y por tanto permite aumentar el área bajo la parte elástica de la curva de tracción, que representa energía almacenada elásticamente. No pasa lo mismo con la deformación en caliente, ya que ésta no provoca endurecimiento por deformación.

X

3

Un esfuerzo cíclico mayor que el límite de fatiga, produce la iniciación y propagación de uno o más fisuras que a la larga van a producir la fractura por fatiga, pero mientras esto ocurre no se puede afirmar que se esté produciendo un cambio gradual de propiedades mecánicas y como ejemplo se puede citar la dureza y el módulo elástico, lo que permanecen constantes.

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Justificación La constante que relaciona fuerza y estiramiento de un resorte, depende de su geometría y dimensiones y del módulo elástico del material. Por otra parte al templar un resorte de acero, el material experimenta cambios importantes de resistencia a fluencia, dureza, ductilidad, etc., pero NO de su módulo elástico. Por tanto la constante del resorte permanece sin cambios.

La Deformación plástica en frío produce endurecimiento, que se manifiesta en un aumento de la resistencia (esf de fluencia), una reducción de la ductilidad, pero no afecta al módulo elástico, dado que ésta propiedad descansa en las fuerzas de enlace entre átomos del material, la cual no ha sido alterada por la deformación. No todos los aceros (se exceptúan de ello por ejemplo los aceros inoxidables austeníticos) ni todos los metales (por ejemplo no ferrosos como Cobre, Aluminio y Níquel) presentan transición de impacto. Esto se dá sólo en los metales que tienen estructura de tipo BCC. Los materiales frágiles son muy sensibles a la fractura en tracción debido a defectos superficiales o interiores derivados de su manufactura, lo cual no ocurre en compresión y por tanto genera una mala evaluación del potencial de uso. Los dúctiles, ensayados en compresión sufren deformación inhomogénea dependiente del roce contra las mordazas, lo cual hace que la información obtenida sea poco confiable. Un aumento de la temperatura produce dos efectos independientes, por un lado aumenta el valor de la fractotenacidad y por otro reduce el esfuerzo de fluencia. Ambos efectos por separado, y en forma combinada producen aumento del tamaño de grieta crítico, lo cual significa menor riesgo de falla catastrófica ( a c = ((Kic/σf)2)/π ) X

X

Los 50ºC sobre la TTI si bien son lo suficiente como para asociar al material un comportamiento tenaz en impacto, comparado consigo mismo, no lo garantizan frente a una posible fractura rápida, ya que esto depende de variables como Kic, tamaño de grieta y esfuerzo aplicado. Podría ser V o F dependiendo de estas otras variables.

La frase sería verdadera si se refierese a compuestos reforzados con fibra unidireccional, pero se hace falsa para compuestos reforzados con fibra multidireccional.

El esfuerzo de fluencia es evidentemente afectado por tratamientos térmicos, deformación en frío y baja aleación (todas modifican variables internas), pero ninguna de ellas produce cambios en el módulo elástico, el cual sólo se ve afectado por la temperatura como variable externa.

1.

Cuerda de reloj de catedral

La huincha va a ser enrollada (flectada) al darle cuerda al reloj y se va a ir desenrrollando lentamente en la medida que se consume la energía almacenada. El requerimiento principal del material, es que sea capaz de almacenar una alta cantidad de energía elástica, que como sabemos resulta de una combinación de alto módulo elástico y alto deformación a fluencia, derivada de un alto esfuerzo de fluencia. También debe generar un torque suficientemente alto a la salida, para poder accionar los mecanismos del reloj. Esto tiene que ver con sus dimensiones pero también con las cifras antes indicadas. En cuanto a riesgos, existe la posibilidad de fractura por flexión y deflexión alternada y acumulativa, lo cual junto a concentraciones de esfuerzo pej en los extremos, puede producir fractura lo cual significa que debe tener alguna medida de tenacidad, aunque sea sacrificando resistencia. Otro riesgo operativo es que la cuerda se “tranque” al no deslizar lo segmentos de la huincha. Para esto la superficie debe ser muy lisa y apoyarse en lubricación. Como está dicho que se trata de un acero, la condición óptima para cumplir simultáneamente lo requisitos anteriores, es la de templado, para generar alta resistencia, pero también revenido, para recuperar tenacidad en la medida de lo necesario. Todo este tratamiento térmico aplicado después de laminado en frío. Opcionalmente y con desventajas de resistencia, podría pensarse en un acero endurecido sólo por deformación plástica en frío. B) Viga estructural dañada (deformada) Diagnóstico: A consecuencia del accidente, la viga ha sido sometida a deformación en frío con lo cual hay endurecimiento y pérdida de ductilidad y tenacidad en la zona deformada. Además, como la velocidad de carga fue presumiblemente alta (choque) no se puede descartar del todo la presencia de fisuras en la zona más afectada. De las alternativas de reparación: Enderezado a 20ºC significa adicionar más deformación plástica en frío, con el riesgo de aumentar las debilidades de la zona dañada. No recomendable. Enderezado a 200ºC, a pesar que esta temperatura hace bajar el esfuerzo de fluencia y hace mas blando el material y más fácil la reparación, no deja de ser deformación en frío ya que equivale a 0,27Tf, exponiendo al material a los riesgos ya señalados aunque en menor grado. Enderezado a 600ºC (0,49Tf): Esta operación significa aplicar deformación plástica “en caliente” lo cual no sólo no adiciona nuevos daños al material, sino que restaura las propiedades de la zona deformada, por recristalización. No deja de tener inconvenientes, como riesgo de creep, excesivo ablandamiento del material, pérdida de dimensiones, oxidación, pero en definitiva es la más recomendable. Como precaución adicional, se debería indicar una inspección no destructiva de la zona ya reparada para asegurar la inexistencia de grietas de tamaños que pudiesen comprometer la integridad de la estructura.