The rate of stable crack growth (SCG) in automotive steels sheets

La tasa de crecimiento estable de grietas (SCG) en chapas de acero para automoción

El objetivo principal de este trabajo es determinar la tasa de crecimiento estable de grietas (SCG) en chapas de acero para automoción. El SCG se monitorizó utilizando la técnica de videoextensometría sin contacto. Se cargaron probetas CT (tensión compacta) de tres grados de acero mediante tensión excéntrica en dos condiciones de carga. Las características de la SCG, incluida la velocidad, dependen de la calidad del acero, de la dirección de laminación y de la velocidad de carga. Se determinó la relación lineal entre la velocidad de SCG y la pendiente de la curva δ_R.

INTRODUCCIÓN

La tasa de crecimiento estable de grietas (SCG) está suficientemente estudiada para las chapas más gruesas, pero no para las chapas de acero (1 - 2 mm) utilizadas para la carrocería de los automóviles. Estas chapas finas deben tener una resistencia igualmente alta al crecimiento potencial de grietas iniciado por colisión y garantizar así la seguridad.

Comúnmente utilizada para SCG es la dependencia entre el valor aplicado de J-integral y la cantidad de extensión de grieta estable Δa (la curva J_R), aunque depende de la geometría de la probeta o del componente [1]. La curva J_R completa es una propiedad del material e indica la tenacidad del mismo [2]. El rango de validez, es decir, la independencia de la geometría es obviamente mucho mayor para la curva de resistencia al desplazamiento de apertura de la punta de la grieta (CTOD), curva δ_R [3]. La CTOD (δ) es una alternativa a la integral J para representar la resistencia al crecimiento de grietas de los materiales en condiciones elástico-plásticas. Existe una relación lineal entre la CTOD y la integral J [4].

Durante el ensayo SCG - debido a la deformación plástica, causada por el embotamiento de la punta de la grieta, se genera la zona de estiramiento (SZ).

En el trabajo [5] se evaluaron las zonas de estiramiento en chapas finas de acero para la carrocería de automóviles y se determinó la relación (1) entre la anchura de la zona de estiramiento w_SZ y la altura a_SZ , así como la relación (2) entre w_SZ y CTOD:

w_SZ = 0,171 a_SZ - 0,0156, (1)

w_SZ = 0,0855 CTOD - 0,0156. (2)

Existe una relación directa entre w_SZ y CTOD [6], que también confirma la relación lineal determinada (2) para chapas finas de acero.