Contribution to evaluation of mechanical properties during impact loading

Contribución a la evaluación de las propiedades mecánicas durante la carga de impacto

En este trabajo se analiza la influencia de la velocidad de impacto de hasta 120 ms^-1 con una energía constante sobre la compresión relativa de aceros no aleados de alta calidad, Cu y Zn, y la evaluación de la energía consumida durante el ensayo de flexión por impacto con una velocidad de impacto de hasta 80 ms-1. Basándose en los experimentos realizados, se presentan relaciones para la predicción de la influencia de la velocidad de deformación dentro del rango de 10^-3 - 2.5.10³ s^-1 sobre las propiedades mecánicas de aceros no aleados de alto grado con el límite elástico de 210 - 450 MPa y aceros microaleados con el límite elástico de 300 - 600 MPa.

INTRODUCCIÓN

El comportamiento y las propiedades de un material durante la deformación están influidos, entre otros, por factores externos, entre los que también se encuentra la velocidad de deformación. La velocidad de deformación tiene un efecto significativo en el comportamiento del material durante el proceso de deformación (conformado) [1,2], así como en las propiedades finales de los productos [3,4,5]. La carga dinámica también tiene un efecto significativo en la degradación de las propiedades de los productos durante su vida útil [6,7].

La investigación de la influencia de la velocidad de impacto en las propiedades y el comportamiento de los materiales es muy exigente desde el punto de vista experimental. Por ello, la bibliografía ha prestado gran atención a la posibilidad de sustituir la velocidad de deformación por la temperatura en forma de una relación en la que una propiedad del material es función de la temperatura y la velocidad de deformación [8].

Sin embargo, parece que este enfoque sólo permite predecir parcialmente la influencia de la velocidad de impacto en las propiedades del material.

Esto se debe principalmente a la distribución no homogénea de la tensión y la deformación en un producto, que aumenta con el incremento de la velocidad de impacto. Esta falta de homogeneidad durante la carga de impacto se debe al efecto de campos adicionales de fuerzas de inercia, que se forman al acelerar o desacelerar la masa de una unidad estructural. En el caso de los ensayos, son la masa y el grado del material de la muestra de ensayo, la tenacidad del equipo de ensayo, etc., los que dificultan enormemente la interpretación de los resultados de los ensayos.

La bibliografía [9] analiza la dependencia de la temperatura de la tenacidad al impacto KCV durante la carga estática (v=2,10^-4 ms^-1) y dinámica (v=5 ms^-1). En la zona subtransicional, la KCV durante la carga estática del grado S 315MC fue un 20% menor que durante la carga dinámica y para el grado S 460MC fue un 5% menor que durante la carga dinámica; esto indica que el grado de un material influye, además de en su sensibilidad a la velocidad de deformación, también en la cantidad de energía perdida durante la carga dinámica.