Análisis de la resistencia a la fatiga ultrasónica del plástico industrial ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)

Abstract

Ultrasonic fatigue resistance studies in polymer materials are virtually nonexistent today. Tests on plastic materials in conventional fatigue have appeared since the early 70's of last century. One of the main difficulties to perform ultrasonic fatigue testing of plastic materials is the nature of these materials: its low thermal dissipation, low mechanical strength, and high capacity of elastic and plastic deformation in some of them. In giga-cyclic fatigue tests, frequencies are very high (20 kHz or more), the fatigue life periods are extremely short (50 microseconds or less), which implies that the thermal dissipation associated with a cycle is carried out in a very short time; that is, in ultrasonic fatigue thermal power dissipation is considerably higher. In the case of plastic materials having low thermal conductivity properties, this means more difficult to dissipate heat generated during the fatigue test, the heat tends to expand the material and this expansion leads to get out of the testing resonance condition.

El estudio de la resistencia a la fatiga ultrasónica en materiales polímeros es prácticamente inexistente al día de hoy. Ensayos en materiales plásticos en fatiga convencional han aparecido desde la década de los 70´s del siglo pasado. Una de las dificultades principales para llevar a cabo ensayos en fatiga ultrasónica en materiales plásticos es la naturaleza de estos materiales: su baja capacidad de disipación térmica, su baja resistencia mecánica, y su alta capacidad de deformación elástica y plástica en algunos de ellos. Dado que en fatiga gigacíclica las frecuencias de ensayos son muy altas (20 kHz o más), los periodos de ciclo de fatiga son extremadamente pequeños (50 microsegundos o menos), lo que implica que la disipación térmica asociada a un ciclo se lleve a cabo en un tiempo muy corto; esto es, en fatiga ultrasónica la potencia de disipación térmica es considerablemente más alta. En el caso de materiales plásticos que tienen bajas propiedades de conductividad térmica, lo anterior significa mayor dificultad para disipar el calor generado durante el ensayo en fatiga; este calor tiende a dilatar el material y, en su caso, a perder la condición de resonancia necesaria en este tipo de ensayos destructivos.