Factores clave para la estimación del umbral de tensiones usando ensayos Small Punch mediante la aplicación de la técnica de carga por escalones

Abstract

Este trabajo analiza la estimación de la tensión umbral de materiales metálicos en ambientes agresivos mediante ensayos Small Punch, a los cuales se les implementa la técnica de ensayos por escalones recogida en la normativa ASTM F1624. La misma permite solventar algunas cuestiones clave como la reducción del tiempo de ensayo necesario o el número de probetas a emplear para la determinación del umbral de tensiones, a la vez que se minimizan las incertidumbres. La implementación de esta técnica, pensada para probetas uniaxiales de dimensiones convencionales, sobre probetas Small Punch supone adaptar ciertas cuestiones, que se abordan en el presente trabajo. En primer lugar, se lleva a cabo un análisis de viabilidad de la técnica escalonada en caracterizaciones Small Punch, comprobándose que se reproducen los mismos micromecanismos de fallo que en los ensayos normalizados. Seguidamente, es necesario analizar y adecuar los tiempos de exposición de cada uno de los escalones, fijados en la normativa ASTM F1624 para probetas uniaxiales en función de la dureza del material, de manera que se optimice el tiempo de ensayo en probetas Small Punch. Finalmente, es necesario proponer algún tipo de correlación para transformar las cargas umbral obtenidas mediante la aplicación de la técnica escalonada Small Punch en tensiones umbral, cuestión que para los ensayos uniaxiales es directa.

This work analyzes the estimation of the threshold stress of metallic materials in aggressive environments through Small Punch tests, to which the step testing technique included in the ASTM F1624 standard is implemented. It allows solving some key issues such as reducing the necessary testing time or the number of specimens to be used to determine the stress threshold, while minimizing uncertainties. The implementation of this technique, designed for uniaxial specimens of conventional dimensions, on Small Punch specimens involves adapting certain issues, which are addressed in this work. Firstly, a feasibility analysis of the stepwise technique is carried out in Small Punch characterizations, verifying that the same failure micromechanisms are reproduced as in the standardized tests. Next, it is necessary to analyze and adapt the exposure times of each of the steps, set in the ASTM F1624 standard for uniaxial specimens depending on the hardness of the material, so that the test time in Small Punch specimens is optimized. Finally, it is necessary to propose some type of correlation to transform the threshold loads obtained by applying the Small Punch stepwise technique into threshold stresses, a question that is direct for uniaxial tests.