Estudio de la resistencia a la fatiga en condiciones de flexión rotativa con corrosión artificial de la aleación de aluminio nominación AISI-SAE 6063 T5

Abstract

This research describes rotating bending fatigue test of the AISI-SAE 6063-T5 aluminum alloy under loads of 90%, 80%, 70% and 60% regarding the elastic limit of material. Tests were carried out on non corroded specimens and with artificial induced corrosion, for 2, 4 and 6 minutes of corrosion attack in a hydrochloric acid solution with concentration of 38%. Results show that fatigue life is considerably reduced with the longest time of corrosion attack, analysis on fracture surfaces show corrosion attack generates surface pitting holes on tested specimens; these pitting holes where the places of crack initiation and propagation. With the analysis of fracture surfaces and the dimensions of the pitting hole crack initiation, the first Kitagawa – Takahashi’s diagram in the world was constructed for this aluminum alloy. This is a scientific contribution of this master thesis that was published in well recognized journals and two international congresses. On the other hand, industrial applications of this master work are mainly oriented to useful lives of the 6063-T5 Aluminum Alloy under mechanical loads and corrosion attacks (acid rain, chemical and marine environments, etc.) Under these circumstances it was found that sizes of the pitting holes critical corrosion are around 179 m; based on this findings the fatigue endurance decreases dramatically; this condition is currently found in many industrial applications concerning mechanical elements and structures.

El presente trabajo de Maestría describe ensayos de fatiga en condiciones de flexión rotativa de la aleación de aluminio nominación AISI SAE 6063-T5, bajo cargas comprendidas entre: 90%, 80%,70% y 60% respecto del esfuerzo de cedencia del material. Los ensayos fueron llevados a cabo en especímenes sin corrosión y con pre-corrosión artificial inducida, para 2, 4 y 6 minutos de ataque corrosivo en una solución de ácido clorhídrico al 38% de concentración. Los resultados muestran que la vida en fatiga se reduce considerablemente con el mayor tiempo de ataque corrosivo. El análisis en las superficies de fractura muestran que el ataque corrosivo genera picaduras superficiales en los especímenes ensayados, estas picaduras fueron los lugares donde se inició y propagó la grieta. Con el análisis de las superficies de fractura y las dimensiones de las picaduras por pre-corrosión, se construyó el primer diagrama modificado de Kitagawa – Takahasi a nivel mundial para esta aleación de aluminio, correspondiente al 60% de carga respecto al esfuerzo de cedencia. Ésta constituye una aportación científica del presente trabajo de maestría, el cual ya ha sido publicado en una revista de estricto arbitraje y en 2 congresos internacionales. Por otro lado, las aplicaciones industriales de este trabajo de maestría están relacionadas con la vida útil de la aleación de aluminio 6063-T5 bajo condiciones de cargas mecánicas y ataque corrosivo (lluvia ácida, ambientes químicos y marinos, etc.). Bajo estas circunstancias, se encontró que el tamaño de picaduras por corrosión crítico correspondiente al diagrama de Kitakawa Takahashi obtenido, fue de 179 m; basado en este descubrimiento la resistencia a la fatiga decrece drásticamente respecto del rango de esfuerzo; ésta condición es actualmente encontrada en muchas aplicaciones industriales concernientes a elementos mecánicos o estructurales.