Estudios de la resistencia en fatiga ultrasónica de aceros 4140T y 1045 de alta resistencia utilizados en la industria automotriz

Abstract

Ultrasonic fatigue tests were carried out in automotive steels 4140T and 1045, in order to determine the fatigue resistance under load at very high frequency (20 KHz). This material used in the automotive industry, plays an important role in the materials industry in this industry. The study of its physico-chemical properties is a continuous theme in the literature; however, limited investigations are available related to high frequency fatigue resistance. A major condition for carrying out ultrasonic fatigue tests on this material was to determine the dimensions of the test sample in order to adapt to the resonance condition. This aspect was solved by modal numerical simulation: the test specimens are machined specimens with slender neck in the center of the hourglass shaped specimen. In this way under the condition of resonance, an elastic standing wave is generated throughout the sample that induces maximum stresses in the neck section and high displacements at the ends. The results obtained concern the life of fatigue with the maximum effort of von Mises in the narrow section of the neck. The initiation and propagation of cracks were analyzed with scanning microscopy and conclusions were reached in relation to the fatigue strength of these 4140T steel and 1045 steel specimens in ultrasonic fatigue tests.

Ensayos de fatiga ultrasónica se llevaron a cabo en aceros de uso automotriz 4140T y 1045, con el fin de determinar la resistencia a la fatiga bajo carga a muy alta frecuencia (20 KHz). Este material utilizado en la industria automotriz, juega un papel importante en la industria de materiales en esta industria. El estudio de sus propiedades físico-químicas es un continuo tema en la literatura; sin embargo, limitadas investigaciones son disponibles relacionadas con la resistencia a la fatiga de alta frecuencia. Una condición principal para llevar a cabo ensayos de fatiga ultrasónicas en este material fue determinar las dimensiones de la muestra de prueba con el fin de adaptarse a la condición de resonancia. Este aspecto fue resuelto por simulación numérica modal: los especímenes de prueba son probetas maquinadas con cuello esbelto en el centro de la probeta en forma de reloj de arena. De esta manera bajo la condición de resonancia, una onda estacionaria elástica se genera a lo largo de la muestra que induce esfuerzos máximos en la sección de cuello y altos desplazamientos en los extremos. Los resultados obtenidos conciernen la vida de fatiga con el máximo esfuerzo de Von Mises en la sección estrecha del cuello. Se analizaron la iniciación y propagación de grietas con microscopia de barrido y se obtuvieron conclusiones en relación con la resistencia a la fatiga de estas probetas de acero 4140T y acero 1045 en pruebas de fatiga ultrasónica.