Estudio probabilístico de la fatiga al aire de una aleación de aluminio a partir de muestras con defectos de colada

Abstract

Las porosidades son bien conocidas como potentes concentradoras de esfuerzos las que actúan como iniciadoras de grietas de fatiga en aleaciones de Aluminio. En el presente trabajo de investigación se estudió el comportamiento de la fatiga al aire de alto ciclaje de una aleación de Aluminio-10%Silicio partiendo de muestras con defectos de colada. Estas muestras fueron ensayadas haciendo uso de dos geometrías diferentes en condiciones de flexión rotativa, dando a conocer que la dispersión en las muestras de geometría de sección transversal constante es mayor que las de geometría de radio continuo, ya que la probabilidad de existencia de defectos aumenta. Posterior a estos ensayos, se procedió a analizar las superficies de fractura de muestras de cada geometría, tomadas al azar para realizar el estudio probabilístico en el cual se estudiaron los tamaños de los defectos que fueron posibles responsables de la nucleación de la grieta, clasificándolos en tres grupos según su magnitud, en un rango que abarca desde la ausencia de defectos, hasta las porosidades de mayor tamaño. Luego de haber sido clasificados los especímenes, fueron realizadas las curvas S-N doble logarítmica para cada grupo. Una vez obtenidas las regresiones lineales para cada clasificación, se relacionaron las pendientes y los puntos de corte con el eje de la variable S con respecto al área, en mm2, de la porosidad. Partiendo de estas variables, se propuso un modelo que describe el comportamiento a la fatiga al aire del material según la magnitud del defecto posible causante de la nucleación de la grieta. El modelo fue validado con diversas curvas S-N de fatiga al aire suministradas en estudios anteriores, partiendo de muestras de aleaciones similares. El comportamiento de estas, fueron muy similares al comportamiento de la curva S-N de la clasificación de menor rango de defectos estudiada en este trabajo.