TERMOFLUENCIA

2. FACTURA POR TERMOFLUENCIA

Como ya hemos visto anteriormente la termofluencia, es aquel proceso por el cual un material, produce una deformación plástica ya que se encuentra presente ante una temperatura elevada. Para la realización de una de las pruebas se busca mantener una temperatura constante y observar el comportamiento de la probeta ante esta temperatura, el tiempo es un factor a tomar en cuenta ya que en algún momento la probeta ya no soporta toda la energía ejercida hacia ella, es decir, esta se fractura.

Este también forma parte de un ensayo, por ello al realizarlo se toma en cuenta una serie de datos con la cual podemos hallar una gráfica, para saber aproximadamente un cuanto tiempo en específico un material a una temperatura determinada y con una fuerza dada procederá a su rotura.

En el gráfico podemos encontrar en el eje Y el esfuerzo aplicado y en el eje x el tiempo de rotura, podemos observar tres líneas en el gráfico, cada una expresa el tiempo de rotura y el esfuerzo aplicado a una diferente temperatura, con esto nos podemos dar cuenta que la temperatura es muy importante en este tipo de ensayo. De las tres temperaturas mostradas T3 es a más grande y T1 es la menor de todas.

2.1 FACTORES INFLUYENTES EN LOS FALLOS: sabemos que la temperatura forma un papel muy importante en este tipo de ensayo, sin embargo, cabe resaltar que la temperatura no es único actor que genera un fallo o forma parte de este proceso, existen otros factores que también desempeñan su papel, entre ellos tenemos:

- CAVITACIÓN O NUCLEACIÓN DE MICROPOROS: La nucleación es la primera fase del proceso de solidificación de un objeto; cuando un objeto pasa de una trasformación de líquido a sólido, ocurre el proceso de nucleación mediante dos etapas, en la primera etapa se genera una superficie sólido-líquido que mantiene una energía en la superficie y en la segunda etapa la temperatura usada empieza a bajar dando paso al inicio del proceso de solidificación de los núcleos, es decir pequeños pedazos del material sólido cubiertos de material líquido. Estos núcleos a futuro desencadenaran la formación de granos. En la realización de este proceso a veces suele haber burbujas dentro del material líquido, estas burbujas mediante el proceso de nucleación se quedan dentro del líquido, formando parte de los núcleos y a futuro se vuelven microporos que facilitan una ruptura en el proceso de termofluencia del material a ensayar.

https://es.slideshare.net/acazro/cavitacion-copia

file:///C:/Users/Home/Downloads/Nucleaci_n_y_Crecimiento.pdf

- CRECIMIENTO DE LÍMITE DE GRANO: después del proceso de nucleación, la fase con la cual se continua es la cristalización, donde los núcleos crecen cada vez más formando cristales donde los átomos están organizados en una disposición esencialmente regular, pero la orientación de cada cristal varía. Cuando la fase de cristalización termina, llegamos a la última fase del proceso, los cristales se juntas con otros dando paso inicio de la solidificación completa del material. Aquellos cristales que poseen diferentes orientaciones al juntarse forman un límite de grano (superficie que separa a ambos granos, los átomos no están correctamente espaciados). El límite de grano es muy visto en los materiales policristalinos, estos llegan a afectar a la resistencia ya que presenta mayor cantidad de límite de grano que el grano mismo. Así mismo cabe destacar que el límite de grano se comporta diferente dependiendo de la temperatura a la cual se encuentre expuesto, si la temperatura es baja (la mitad de la temperatura de fusión del material) los límites de grano refuerzan a los metales ya que no hay un desplazamiento de límite de grano, pero a elevadas temperaturas se tiene lugar al desplazamiento del límite de grano, ocasionando que estas regiones sean de bajas resistencias. Por ello podemos decir que en un proceso de termofluencia la existencia de los límites de grano afectan al desarrollo de fallos.

http://cienciaymateriales.blogspot.com/2013/04/24-como-se-origina-el-borde-de-grano.html

- DESLIZAMIENTO VISCOSO RELATIVO ENTRE GRANOS ADYACENTES: gran parte de los materiales poseen dislocaciones (sistema de deslizamiento) formadas durante el proceso de solidificación, que son el punto débil de los materiales ante cualquier esfuerzo térmico ocasionando sobre ellos. Sin embargo, el hecho de que un material también posea sistemas de deslizamiento hace al material más dúctil. Podemos encontrar en los metales policristalinos muchos sistemas de deslizamiento ya que poseen muchos límites de grano, estos al ser sometidos a esfuerzo sigue conectado a los otros cristales, es decir mantiene su forma. En este caso los metales monocristalinos requieren esfuerzos mayores para llevar a cabo el deslizamiento, teniendo en cuenta la temperatura ambiente. Pero cuando el proceso no este hecho a temperatura ambiente los límites de grano hacen mucho más frágil al material.

https://es.slideshare.net/sserment/deformacin-y-mecanismos-de-endurecimiento-13979628

2.3 MANERAS DE EVITAR LOS FALLOS:

- MATERIALES MONOCRISTALINOS: la diferencia entre los materiales monocristalinos y policristalinos, los policristalinos si son afectaos por la termofluencia ya que poseen demasiados límites de grano los cuales a altas temperaturas vuelven mucho más frágil al material. Sin embargo, los materiales monocristalinos no poseen límite de granos ya que son formados por cristales homogéneos, esto quiere decir que al momento de la nucleación cuando el metal decide los átomos que van a formar el núcleo, se crean núcleos homogéneos donde los átomos que se mantienen juntos. Para que sean núcleos homogéneos se toma en cuenta el tamaño de núcleo y las energías involucradas en la propia nucleación, donde se consideran dos tipos de cambios de energías: Energía libre volumétrica (energía que ayuda a la transformación de líquido a sólido) y Energía libre superficial (forma las superficies sólidas de las partículas solidificadas) file:///C:/Users/Home/Downloads/Nucleaci_n_y_Crecimiento.pdf

- MATERIALES HÍBRIDOS: son aquellos materiales que esta compuestos por materiales de distinta naturaleza, por ejemplo, orgánica e inorgánica. Están compuestos por un material base (matriz), al que se añaden algunos tipos de fibras: la matriz proporciona estabilidad a las fibras, dando solidez al conjunto y las fibras aportan una mayor flexibilidad. Al combinar dos materiales estos refuerzan sus propiedades, entre ellas está la resistencia a altas temperaturas. Generalmente esta se da cuando se unen materiales metálicos y cerámicos o materiales carbono – carbono. TABLA