Estudio de la resistencia a la fatiga en flexión rotativa y el inicio de fractura en la aleación de aluminio AISI-SAE 6061-T6, con huecos hemisféricos artificiales en la superficie

Abstract

This work deals with rotating bending fatigue tests on aluminum alloy AISI-SAE 6061-T6, under loading condition close to elastic limit of material. Results have been obtained for three types of specimens: without artificial pitting, specimens with one artificial pitting hole and specimens with two close artificial pitting holes. Results show that fatigue endurance is reduced in the case of one pitting hole and considerably for two close pitting holes. In order to explain this behavior, numerical analysis by FE were carried out to determine the stress concentrations for the three types of specimens. It is found that the stress concentration for two close pitting holes is an exponential function of the separation between the two holes, under uniaxial loading [1]. This result is an important contribution of the work of thesis of Master that we have published in international magazines with strict arbitration. From the industrial point of view, the probability to find two or more close pitting holes in real industrial materials, such as cast iron, corroded or pitting metallic alloys is high; Then, for industrial materials presenting holes or superficial perforations, the study of the stress concentration is of main importance to obtain the experimental values of the resistance in fatigue and to propose mathematical models of prediction of the life in fatigue.

Este trabajo está relacionado con ensayos de fatiga en flexión rotativa en la aleación de aluminio nominación AISI-SAE 6061-T6, bajo condiciones de carga provocando esfuerzos cercanos al límite elástico del material. Se han llevado a cabo ensayos sobre 3 diferentes probetas: probetas sin ?pitting? (huecos hemisféricos), con un solo hueco y con 2 huecos cercanos. Los resultados muestran que la vida en fatiga con probetas teniendo un solo hueco se reduce sensiblemente; y esta reducción es más pronunciada, cuando se ensayan probetas con dos huecos cercanos. Para poder explicar este comportamiento, varias simulaciones con elemento finito fueron realizadas con el propósito de determinar la concentración de esfuerzos en los tres tipos de ensayos. De los resultados numéricos se obtuvo que la concentración de esfuerzos para dos huecos cercanos es una función exponencial de la separación entre ellos, bajo una carga uniaxial [1]. Este resultado es una contribución importante del trabajo de tesis de Maestría que hemos publicado en revistas internacionales con estricto arbitraje. Desde el punto de vista industrial, la probabilidad de encontrar dos o más huecos cercanos en materiales, como pueden ser en hierro fundido, materiales expuestos a corrosión y otros, es alta. Luego entonces, para materiales industriales presentando huecos o perforaciones superficiales, el estudio de la concentración de esfuerzos es de principal importancia para obtener los valores experimentales de la resistencia en fatiga y proponer modelos matemáticos de predicción de la vida en fatiga.