Efecto del daño acumulado en el comportamiento a la fatiga del acero SAE 4340 templado y revenido

Abstract

El presente trabajo se realizó con el objetivo de evaluar el efecto del daño acumulado sobre el comportamiento a la fatiga del acero SAE 4340 templado y revenido. Para tal fin se realizaron ensayos de fatiga al aire en condiciones de flexión rotativa sobre especimenes de fatiga sin entalla dimensionados según norma ASTM E606. Los ensayos de fatiga fueron efectuados a cinco niveles de esfuerzos distintos que representan diferentes fracciones del esfuerzo de fluencia del material, para así determinar el comportamiento a la fatiga del material bajo condiciones de alto ciclaje (Numero total de ciclos > 105); estos resultados permitieron la elaboración la curva de Wöhler característica del material, y en base a esta, fueron posteriormente realizados ensayos de daño acumulado en dos bloques de esfuerzos ascendentes y descendentes, involucrando diferentes fracciones de vida consumida en el material, los cuales establecieron el comportamiento del material al daño acumulado bajo condiciones de alto ciclaje. Los resultados revelaron que cuando el daño acumulado en el material se realiza de forma descendente, es decir primeramente a un esfuerzo mayor y luego a uno de menor magnitud, el comportamiento del material ante el daño se desvía fuertemente de forma negativa de la Teoría de Daño Acumulativo Lineal propuesta por Miner. Lo que radica en que la aplicación de esta teoría produzca una sobreestimación de la vida real del material bajo estas condiciones de aplicación de cargas. Por otra parte los resultados de los ensayos de daño acumulado en dos bloques con esfuerzos ascendentes evidenciaron que el comportamiento del material ante el daño se desvía de forma positiva de lo descrito por Miner, lo que implica una subestimación de la vida real del material con la aplicación de esta teoría, hecho este que se evidencia mas claramente para fracciones de vida consumida superiores a 0,5. Por otra parte el estudio Fractográfico de las superficies de fractura realizado posteriormente al los experimentos sugieren que la aplicación sobre el material de bloques de esfuerzo en forma ascendente, propician múltiples inicios de grietas en el material, mientras que la aplicación de bloques de esfuerzos descendente propician la formación de una única zona de inicio de grietas en el mismo. La observación sistemática de los cortes longitudinales cercanos a la zona de inicio de grieta, evidencio la no presencia en las probetas de grietas primarias paralelas a la grieta principal.