Aplicación de la mecánica de fractura elasto-plástica a la caracterización de materiales metálicos altamente tenaces

Desde Azterlan siempre se ha considerado la mecánica de fractura una herramienta indispensable para el diseño mecánico. En este sentido, en los últimos 10 años, Azterlan ha realizado numerosos estudios y ensayos relacionados con la mecánica de fractura elástica lineal y elasto-plástica de los materiales metálicos y se ha consolidado en el mercado cómo uno de los centros de referencia en este campo

Generalmente, los materiales que presentan valores altos de tenacidad, generan grandes inconvenientes a la hora de caracterizarlos mediante la mecánica de fractura elástica lineal (MFEL). Las restricciones en el espesor de las probetas necesarias para los ensayos, hacen poco viable su uso en materiales que presentan grandes deformaciones antes de la fractura. En estos casos, es recomendable el uso de la mecánica de fractura elasto-plástica (MFEP) que nos va a permitir determinar parámetros que nos describen la situación en el frente de la grieta. Uno de estos parámetros es el CTOD o δ, que nos da una medida del tamaño de la apertura del frente de la grieta cuando un material es sometido a fractura. Una definición gráfica de este parámetro se puede ver en la siguiente figura

La gran mayoría de las medidas realizadas en ensayos para la determinación de CTOD, han sido efectuadas sobre probetas de flexión apoyada en tres puntos. Las normas de referencia para la ejecución de este tipo de ensayo, son la BS 7448, ASTM E1820 y ASTM E1290, siendo esta última una de las más utilizadas por la industria del metal.

En el cálculo del CTOD de acuerdo a la norma de ensayos ASTM E1290, se tiene en cuenta las componentes elásticas y plásticas producidas durante el ensayo. Esto se ve claramente en la siguiente ecuación:

δ = δel+ δpl = (1/(msy)){K2(1-ν2)/E+ηAp/[B(W-a0)(1+(a+z)/(0,8a0+0,2W))]}

Por lo tanto, tenemos el CTOD relacionado con el factor de intensidad de tensiones K, es decir, se trata de un parámetro que puede ser utilizado para el diseño mecánico. La sencillez del ensayo junto con la valiosa información obtenida hacen de este ensayo un referente a la hora de realizar medidas de tenacidad en los materiales.

Azterlan dispone de un equipamiento de primer nivel para poder realizar este tipo de ensayos y de esta manera ofrecer a sus clientes un servicio cada vez más demandado por los fabricantes de sectores cómo el eólico o automoción.