Fluencia en Caliente (Creep)

Fluencia en caliente. Creep Se ha comprobado que los metales sometidos a temperaturas elevadas (entre 300 y 1400ºC) y ca

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Fluencia en caliente. Creep Se ha comprobado que los metales sometidos a temperaturas elevadas (entre 300 y 1400ºC) y cargas permanentes, continúan deformándose lentamente en función del tiempo, después de la aplicación del esfuerzo. A este fenómeno se conoce con el nombre de fluencia viscosa o creep. Por ello en muchas aplicaciones, componentes como álabes de rotor de turbina, filamentos de tubos y válvulas… pueden verse muy deteriorados, debido a esto al proyectar las piezas es necesario admitir el creep como un hecho inevitable, adoptando dimensiones tales, que el esfuerzo que han de soportar produzca alargamientos tolerables durante la vida de servicio asignada a dicha pieza. El creep finaliza con la rotura debido a la reducción de sección transversal que siempre acompaña a la elongación. Ésta puede suceder de las siguientes formas: A altas tensiones y temperaturas moderadas (involucrando tiempos relativamente cortos), se desenvuelve como la rotura por tracción simple. Si el material es dúctil, romperá después de una gran deformación plástica. A mayores temperaturas o tiempos más largos, los metales dúctiles comienzan a perder su capacidad para endurecerse por deformación: tiene lugar el comportamiento denominado "acción térmica". Si la deformación es grande, la rotura sigue siendo dúctil. A altas temperaturas o largos períodos de carga, los metales pueden fracturarse con muy poca deformación plástica. El movimiento relativo entre los granos ocasiona rupturas que se abren entre ellos, cuando una fisura llega a ser lo suficientemente grande, o varias fisuras se unen para formar una más grande, crece lentamente a través de la pieza hasta que la fractura tiene lugar. A tensiones bajas que actúan durante mucho tiempo la deformación es a veces casi insignificante, y la fractura tiende a ser de carácter frágil. El estudio del creep data de 1929, cuando se iniciaron investigaciones serias con vistas a poder utilizar los metales a elevadas temperaturas, en la actualidad se sabe que este tipo de fluencia es función de la temperatura, los esfuerzos, la historia previa del material y el tiempo. Para medir la influencia del tiempo se realiza un ensayo con carga y temperatura constantes. En el cual se distinguen dos periodos claramente: de alargamiento elástico y plástico instantáneo que es independiente del tiempo, de fluencia primaria, donde la velocidad de fluencia disminuye con el tiempo; de fluencia secundaria, durante el cual la velocidad de fluencia permanece sensiblemente constante y el tramo de fluencia terciaria donde la velocidad de fluencia es creciente, en el cual se produce una gran estricción y sobreviene la rotura. También es necesario medir la influencia de la carga y para ello se realiza el ensayo a temperatura y tiempo de duración constantes, esto es bastante más sencillo que para medir la influencia del tiempo debido a que es posible la aplicación de cualquier carga. La influencia de la temperatura requiere un ensayo que se efectúa con tiempo y carga constantes.

El comportamiento de un material ante el creep en función del tiempo se puede ver en la siguiente gráfica: a)Creep primario. Comienza con una deformación instantánea que rápidamente disminuye hacia un valor constante. b)La etapa secundaria comienza cuando el creep primario ha alcanzado un valor más o menos constante, la deformación continua aumentando a una velocidad de deformación más o menos constante. c) La velocidad de deformación de creep aumenta hasta la rotura Resistencia a la fluencia Es complicado dar una definición de resistencia a fluencia, y no existe un criterio unificado para su determinación, razón por la cual varía de unos países a otros, lo que se puede hacer es clasificar por su duración de la siguiente forma: Ensayos de corta duración, en ellos la resistencia a la fluencia, a una determinada temperatura, se define por la tensión estática inicial que, en tracción, origina una velocidad de alargamiento al cabo de cierto tiempo. Ensayos de larga duración, que se efectúan con tensiones relativamente pequeñas, y en ellos se define la resistencia a fluencia a una determinada temperatura según alguno de los criterios: Por la velocidad constante de fluencia en el tercer periodo Por el alargamiento permanente después de un cierto tiempo c) Por el tiempo que se precisa para provocar la rotura Determinar la resistencia a la fluencia es una operación larga y delicada, pues es preciso disponer de extensómetros muy sensibles, para medir pequeños alargamientos y además mantener la temperatura constante durante todo el tiempo que dura la prueba y en todos los puntos de la probeta Las máquinas destinadas a ensayos de fluencia constan esencialmente de las mismas partes que las de tracción ordinaria, estando además provistas de: un horno eléctrico encargado de calentar la probeta a la temperatura deseada y mantenerla constante durante la duración del ensayo. Un extensómetro amplificador muy sensible encargado de registrar las deformaciones de la probeta