Efecto de la geometría del espécimen sobre los esfuerzos residuales y vida por fatiga de placas tratadas superficialmente con láser.

Resumen

El presente estudio analiza la influencia del tratamiento superficial con láser (LSP) sobre la vida por fatiga en especímenes del acero inoxidable dúplex 2205, con regiones curvas de geometría. El propósito de este trabajo fue examinar, mediante un modelo de simulación de elementos finitos, la efectividad del LSP cuando se aplica en especímenes con distintos niveles de curvatura (radio de la zona central o muesca), empleando tres diferentes formas de aplicación: Aplicación del LSP en regiones curvas (sobre la zona de la muesca), en regiones planas (sobre el centro de las caras frontal y posterior) y como combinación de las anteriores (zonas de muesca más regiones planas). Los especímenes poseen de dos muecas centrales con radios de curvatura 6, 9, 12, 18 y 20 mm y espesores, de 2, 4, 6 y 8 mm. Se utilizó ABAQUS/ Explicit para determinar la distribución de los esfuerzos residuales en el centro de cada espécimen, aplicando el pulso de presión LSP, combinado con una carga estática para fatiga. La vida por fatiga, aplicada en una relación de carga de R=0.1, fue estimada mediante el software fe-safe, empleando los resultados de esfuerzo residual de las simulaciones de elemento finito. Se encontró que existe relación entre la magnitud de esfuerzo residual y la vida por fatiga de cada espécimen, para los tres casos analizados de aplicación de LSP. Como resultado, se logró mejorar en un máximo de 1418 % la vida por fatiga en aquellos que se aplicó el LSP sobre las regiones curvas, 906 % cuando se aplica en las caras planas y el 1038 % cuando se aplica en ambas regiones curvas y planas. Para todos los casos analizados de radios de curvatura, espesor de probeta y forma de aplicación de LSP, siempre existe mejora del tratamiento LSP, en comparación con especímenes sin el tratamiento láser.