Dimensiones en mm del |
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Figura 3. Características
geométricas y de flexibilidad del florete
El acero empleado
para la fabricación de las hojas para esgrima debe tener
capacidad de resistencia a la
fatiga, tenacidad a la fractura y resistencia a la corrosión.
La estructura del
acero, luego de los tratamientos y el maquinado a punto de
obtener la forma del producto
terminado, debe ser fina y homogénea.
Las discontinuidades al interior
y en la superficie del producto no son admisibles.
Las características
mecánicas del acero, luego del tratamiento térmico,
deben ser conformes a las indicadas en la tabla 1.
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Tabla 1. Características
mecánicas del material
Análisis
químico
Los contenidos limitados de
los diferentes elementos e impurezas relativas a los diferentes
tipos de acero son indicados en la tabla 2.
Composición | |||
Ciclo de elaboración
Los productos
deben ser sometidos a los ciclos de maquinado correspondiente e
indicados por los diferentes tipos de acero en la tabla
3.
Tabla 3. Ciclos
de elaboración
Ensayos y exámenes
Los ensayos y
exámenes a los cuales el acero debe ser sometido son los
siguientes:
– ensayo de la tenacidad a la
fractura
La muestra debe
tener una masa de por lo menos 50gramos. La composición
química en porcentaje debe ser conforme a la prevista en
la tabla2 para el tipo de acero correspondiente.
Los valores de las
características de la tensión deben ser conformes a
los que están previstos en la tabla1.
El ensayo debe ser efectuado en
una probeta con una entalladura en forma de V, con las
dimensiones indicadas en el anexo A, previsto del material sujeto
al mismo ciclo de tratamiento térmico previsto para las
hojas. El valor debe ser
conforme al que está previsto en la tabla1.
Ensayo de tenacidad a la
fractura KIC
La determinación del
valor del KIC del acero debe ser efectuado por ensayo de
tracción sobre una probeta CT con las dimensiones
indicadas en el anexo A, previsto del material sujeto al mismo
ciclo de tratamiento térmico previsto para las hojas,
entallado mecánicamente y prefisurado por la fatiga en el
borde superior de la entalladura. El ensayo debe
ser llevado a cabo según las modalidades indicadas por la
norma ASTM E399. Valor conforme a la tabla1.
El valor debe ser conforme al
estándar de referencia.
Características del producto
final
Las hojas deben ser sometidas a
un proceso de
conclusión de maquinado final, asegurando una rugosidad
≤ 0,1mm. Las lecturas de la rugosidad se deben desarrollar
solamente en la dirección longitudinal de hoja.
Los ensayos y exámenes a
los cuales el acero se debe someter son los
siguientes:
– ensayo de tenacidad a la
fractura dinámica KId
– examen microscópico de
la estructura
– ensayo de resistencia ala
fatiga
Ensayo de tenacidad a la
fractura KId
Los resultados deben ser
conformes a los estándares de referencia.
Examen microscópico de la
estructura
El examen debe ser efectuado a
500 ampliaciones sobre una muestra de la hoja.
Ensayo de dobleces
alternados (facultativo)
A fin de examinar el
comportamiento
de las hojas y los efectos inducidos sobre el material cuando las
hojas son deformadas de forma plástica por flexiones
alternas constantes, se deberán someter a ensayo las hojas
nuevas tomadas al azar e indicativos de las porciones producidas,
en ayuda del equipo especial indicado en anexo A.
El tamaño de la hoja interesado para el ensayo
debe tener una longitud aproximada de 155mm en la cual se espera
que a 60mmd e la punta no deba tener
deformación.
El conjunto de un doblez y un enderezamiento constituye
un ciclo. El resultado del ensayo es representad por el
número de ciclos ejecutados hasta la ruptura completa de
la hoja.
Para verificar las condiciones de seguridad en la
utilización normal de las hojas, las probetas sometidas al
ensayo deben someterse a una serie de dobleces alternados a una
frecuencia no superior a 1Hz y verificar que la ruptura de la
hoja no se produzca antes de los 400 ciclos para un florete y de
150 ciclos para la espada, ciclos efectuados con las modalidades
ya descritas.
Ensayo de resistencia a la
fatiga (por doblez)
A fin de examinar el comportamiento de las hojas durante
la práctica de esgrima. As hojas a probarse deberán
estar sometidas a un ensayo de
resistencia a la fatiga, con la ayuda de un aparato especial,
pudiendo ser mecánico (modelo
Baiocco) o pneumático (modelo Husarek/Sofranel), en los
cuales los esquemas pueden ser construidos, bajo demanda, por
la comisión SEMI.
El ensayo consiste en hacer flejar la hoja sin
sobrepasar el límite de elasticidad del
material, a fin de obtener una deflexión de
aproximadamente 220mm, correspondiente a un acortamiento de la
hoja de 250mm, y al instante hacerla enderezar.
El aparato de ensayo debe ser capaz de permitir el
doblez y enderezamiento de la hoja con una frecuencia de 1Hz (1
hertz = 1 ciclo por segundo).
Los bancos de
pruebas son
constituidos de tal manera que se puedan reproducir los esfuerzos
a los cuales está sometida una hoja por los movimientos
normales del esgrimista. Los esfuerzos no sobrepasan el
límite elástico de las hojas, no se debe producir
una deformación permanente de la hoja. El número de
dobleces a los cuales la hoja debe estar sometida antes de la
ruptura caracteriza su resistencia a la fatiga.
Los bancos de pruebas pueden ser utilizados para el
ensayo de dobleces sin choque (con el soporte de la hoja fijado
sobre un soporte giratorio), del mismo modo como para el ensayo
de dobleces con choque de impacto (con el soporte de la hoja
libre).
El ensayo debe continuar hasta la ruptura de la hoja.
Para que el resultado sea aceptable, se debe verificar que la
ruptura de la hoja no se produzca antes de:
– 18000 ciclos para las hojas de florete;
– 7000 ciclos para las hojas de espada.
Apreciación en % de
la superficie de fractura progresiva
La superficie de fractura al momento de obtener la
ruptura con los ensayos indicados (Ensayo de dobleces alternados,
Ensayo de resistencia a la fatiga) debe ser analizada a fin de
medir la extensión de la superficie en la cual la ruptura
se produjo en forma progresiva.
La medida debe ser dada en % de la superficie de la
sección entera resistente.
Las características mecánicas convenientes
de la hoja son verificadas de una manera indicativa al momento
que su valor no sea inferior a:
15% para el florete y a
6% para la espada.
Para cada hoja cerca de su soporte, la marca de
identificación del fabricante, al mismo tiempo que la
fecha de fabricación – año y mes –
deben ser marcadas por medio de un punzonado en frío con
una profundidad máxima de 0,5mm.
Nota: todas las normas pueden ser
modificadas. Por consecuencia es importante que los profesionales
se aseguren de poseer la última edición.
FUNCIONAMIENTO
El florete evolucionó en los mediados del s.XVI
como el arma de práctica de su antecesor más largo
y pesado. Durante este periodo la acción
cortante de la hoja se estaba volviendo obsoleta debido a que los
contendientes preferían la mayor velocidad de
las armas
puntiagudas. Debido a esto, el borde cortante de la hoja de
práctica desapareció, apareciendo lo que se conoce
ahora como la hoja de florete, el nombre viene del francés
refouler, que significa volver atrás. En Inglaterra, al
arma de entrenamiento se
la conocía con el nombre de florete, que era el
término empleado para cualquier arma de duelo.
El florete original era más pequeño que el
actual, pero en realidad no existía una
especificación estándar y variaba de sala en sala
dependiente del estilo de maestro de esgrima que había en
cada una. El famoso maestro francés Liancour predicaba el
usar diferentes tipos de florete, cada uno diseñado para
desarrollar en los estudiantes el juego de
espada en diferentes partes del cuerpo por ejemplo: armas pesadas
sin protección que eran mucho más pequeñas
que la del maestro, forzaban al estudiante a moverse con mayor
velocidad si quería llegar a tocar al contrincante. Los
floretes de Liancour ocasionaron que los músculos en los
brazos de los estudiantes se agotaran rápidamente, pero,
considerándolo y a su predecesor Capa Ferro, Thibault y
todos los grandes maestros de esgrima, el juego con las armas
tenía una aplicación práctica que era el de
poder manejar
las armas mucho más pesadas que en ese entonces eran
utilizadas entre los caballeros y las espadas de la
corte.
Por esta razón el área de ataque del
florete está limitada al tronco. La razón lógica
de esto se explica cuando es considerado que los maestros de
esgrima del s.XIX instruían a sus pupilos el arte de la
esgrima, para ser aplicada en duelos. Era el objetivo del
maestro el de pasar sus habilidades al pupilo para que puedan
defenderse adecuadamente. Debido a esto se produjo una
consecuencia indirecta que era la de obtener reputación
como grandes maestros de esgrima, de acuerdo al pupilo que ganaba
más duelos. Por esta razón, y para asegurarse el
tener más pupilos que se apresuraban y en pocas lecciones
salían a combatir jugando con el honor y reputación
de sus maestros, el área de práctica fue limitada.
Los maestros hicieron que sus pupilos descarten los brazos y
piernas concentrándose en el tronco, donde se encuentran
los órganos vitales, como el área válida
para el florete.
El florete ha sido un factor dominante en el desarrollo de
la esgrima moderna habiendo tan solo unos pocos cambios en las
otras dos armas. Los principios
básicos del juego con el arma son los aprendidos con el
florete que son usados como base para la espada y el
sable.
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Figura 16. El
desarrollo del florete en la historia.
Actualmente se utiliza un florete eléctrico el
cual funciona al cerrar un circuito que es marcado con una
luz en una
máquina cuando se ha tocado área válida y
una luz blanca cuando se ha tocado fuera del área
válida.
En la punta del florete existe un interruptor, y a lo
largo de la hoja lleva un cable en un ranurado que transmite la
señal hacia la máquina. El contrincante lleva
puesta una malla conductora que también va conectada a la
máquina cerrando así el circuito solo cuando se
toca dentro del área válida.
| 1. punta 2. barril 3. esclavo 4. resorte de presión 5. hoja (ranurada) 6. cable 7. tornillo 8. aislante |
Figura 17. Punta
eléctrica del florete
La punta debe ser calibrada para no encender sino luego
de haber aplicado una fuerza
mínima de 500g sobre la punta y la máquina para no
encender a menos que la punta esté presionada con la
fuerza mínima un tiempo de 13 a 15ms cuando hay una sola
luz, y el tiempo para que el contrincante pueda también
prender su luz una vez ya tocado (toque doble) 275 a
325ms.
OPERACIÓN
La operación del florete es manual, se la
toma de la empuñadura con los dedos índice y pulgar
para darle dirección y el resto de la mano para agarre y
fuerza. Se realizan varios movimientos con el florete de tal
forma que se pueda tocar al contrincante sin ser tocado. Por tal
razón existe un derecho de ataque que faculta a un tirador
(esgrimista combatiendo) que pueda tocar para ganar su punto; por
otro lado, el contrincante puede realizar acciones de
parada para anular el ataque del contrario, que se realiza con la
interacción del arma del contrario
desviándola de su objetivo.
Figura 18.
Posición de la mano en la empuñadura
Así por ejemplo, como se puede apreciar en la
figura 19, el tirador de la derecha está en un acto de
ataque conocido como "a fondo", mientras que el de la izquierda
realiza una parada para evitar ser tocado sobre la malla
conductora y evitar así el punto en su contra. Se puede
apreciar los cables conductores hacia la máquina colgantes
de la espalda de ambos tiradores.
Figura 19.
Típica acción de esgrima ataque "a fondo" –
parada
AMBIENTE DE
TRABAJO
Es un deporte de salón por lo que
se realiza en ambientes cerrados y los floretes al ser guardados
se los deja al ambiente, se
trabaja en la práctica igualmente en un ambiente cerrado y
no tienen contacto con el agua.
Generalmente cuando han adquirido óxido se las lija para
retirar el óxido superficial o, si se necesita cambiar el
cable de la ranura se las somete a disolventes para retirar el
anterior adhesivo.
Luego, en la práctica del deporte en sí,
se las somete a cargas rápidas sobre toda la hoja que
dependiendo de la magnitud de la carga llegan a flejar de forma
elástica o plástica, cuando se ha deformado
plásticamente se procede a un enderezamiento manual,
mientras que si ha producido la ruptura de la descarta utilizando
una nueva. Sometidas a golpeteo intenso entre ellas que significa
aplicaciones de cargas puntuales a lo largo de la
hoja.
a |
b |
Figura 20. a)
Deformación, b) Golpeteo
CONDICIONES
NORMALES DE TRABAJO
En un combate generalmente se realizan acciones
rápidas y de fuerza, lo que significa que la hoja de
esgrima está normalmente trabajando a recibir grandes
descargas de fuerza con una deformación que debe
reestablecerse o más rápido posible luego de dejar
de aplicar la carga sobre está, tal es el caso que se
puede realizar una maniobra llamada "coupé" que es solo
con la fuerza de la mano sobre la hoja hacer que esta tome una
curvatura tal que llegue a tocar al contrario. Actualmente esta
práctica ha perdido un poco su efectividad debido a los
nuevos tiempos de calibración de las máquinas
antes mencionados (funcionamiento).
De tal manera, la hoja está sometida a esfuerzos
de flexión e impacto altos que generan tensiones en su
superficie. Estos esfuerzos regulados por la fuerza de
arremetimiento se manifiestan en la deformación ya sea
plástica o elástica de la hoja. Además los
esfuerzos a los que está sometida la hoja son
cíclicos de frecuencia variable y al azar, de diversa
amplitud.
Así, dependiendo del fabricante de la hoja, cada
una tiene características diferentes de dureza y
elasticidad y un tiempo determinado de vida útil que
también tiene que ver con el estilo de esgrima que
practique la persona que
utilice la hoja. Así citando a Linkthealmighty, en un
panel de discusiónà :
"Tengo un amigo que está buscando una nueva hoja
eléctrica de florete, y no conoce nada acerca de hojas de
florete por lo que no sabe entre cual escoger. Una barata puede
ser buena, como por el mmento recién ingresó al
club pero aspira allegar a torneos. De lo que yo sé el
está utilizando una vieja (y me refiero a muy vieja) hoja
triplett de práctica, nunca la he usado pero lo que pienso
es que no es lo suficientemente flexible comparada con la que yo
he usado (Vnitti y una vieja FL). El también ha usado las
armas que el club proporciona, que son hojas Dynamo y
moderadamente flexibles. El es un esgrimista bastante defensivo
que tiene rápidos movimientos de parada, respuestas y
remisas. No sé que más decir sobre él mas
que el precio
sería un gran obstáculo para él (pero
gracias por responder también hojas con precios
más altos para futura referencia)"
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Figura 21. El
"coupé" y distintos estilos de esgrima
TEORÍA DE
FUNCIONAMIENTO
La hoja de esgrima debe obedecer la
reglamentación FIE y el competidor debe tocar sobre el
área válida para obtener puntuación. Al
estar la hoja sometida a un riguroso control en cuanto a sus
propiedades mecánicas para poder soportar las cargas
deformantes durante el combate, el material y su proceso de
fabricación tienen una amplia incidencia en cuanto a su
durabilidad y desempeño. Por esta razón cada
competidor debe presentar antes de la competencia dos
floretes antes de empezar, que son revisados en cuanto a peso
sobre la punta, marcas
superficiales, deflexión (reglamento FIE).
Citando a tbrian en un foro de
discusiónÄ referido a la
vida útil de las hojas de esgrima: "Todas las hojas
eventualmente llegan a romperse. Algunas en realidad si duran
mucho más que otras. Sobre la vida útil de la hoja
también tiene un impacto el estilo de esgrima de cada uno,
la gente contra la que compites y la forma en la que cuidas las
hojas mientras no estás combatiendo".
Lo que nos lleva a tres factores a tomar en cuenta sobre
el correcto funcionamiento de la hoja de esgrima: proceso de
fabricación (incluidos sus procesos de
maquinado y tratamientos térmicos), material (reglamentado
por la FIE), estilo de esgrima (dependientes de cada
persona).
FUNDAMENTO
TEÓRICO
El proceso de fabricación de una hoja de esgrima
se lo realiza según normas FIE con una diferencia vital,
algunos fabricantes lo hacen a mano y otros con forjas
automáticas.
La forja en caliente es un tratamiento
metalúrgico que mejora la homogeneidad del acero
reduciendo los efectos de la segregación, aumentando la
compacidad soldando las discontinuidades internas no oxidadas y
afinando el grano de austenita.
La formación de fibra (estiramiento de las
impurezas o inclusiones) genera propiedades direccionales,
mejorando las longitudinales en detrimento de las transversales,
esto hace que sea necesario un calentamiento de toda la pieza de
manera uniforme al realizar este proceso de deformación
plástica debido a que si existe una gran diferencia de
temperaturas entre la superficie y el corazón de
la pieza no van a tener la misma plasticidad.
La diferencia esencial entre realizarlas a mano y en
forjas y máquinas automáticas es la
homogenización del proceso en la hoja como producto final
y en el rango de diferencia entre las características
individuales de cada hoja. Por un lado, las elaboradas a mano van
a ser diferentes la una de la otra mientras que al hacerlas en
forjas y máquinas automáticas, el producto obtenido
puede asegurarse con una mayor homogeneidad una de
otra.
Al hacerlo en forjas automáticas se puede evitar
pequeños errores que le obrero puede cometer, defecto con
el martinete de forja y tiempos de forja entre pasada y pasada a
una temperatura determinada. Pero de igual manera aunque las
características sean un tanto diferentes depende de la
comodidad del competidor en el gusto por una u otra hoja y el
precio del mercado.
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Figura 22.
Fabricación a mano y en forjas y máquinas
automáticas
En la figura 22 se puede apreciar a un obrero de la casa
Leon Paul y a las forjas y máquinas CNC de la casa Blaise
Fréres. Citando a oiuyt de un foro de
discusiónÀ sobre la
diferencia entre las hojas elaboradas a mano y las elaboradas en
máquina: "Las espadas que uso son BF de triplette a las
cuales me cambié debido a que en algún punto del
tiempo ante cualquier golpe duro se doblaban enteramente.
Pedí prestada una BF a un amigo y descubrí que
realmente me gustaba su balance y cambié mis 2 armas
principales. No he tenido ningún problema, y en mi
experiencia, se puede poner cualquier curva en ellas sin que nada
las afecte, casi nunca las necesito enderezar y mucho menos una
hoja nueva…"
Los tratamientos térmicos dan
características al grano del acero en cuanto a sus
propiedades mecánicas. En cuanto a la
homogenización que iguala la composición o la
homogeniza, de una estructura dendrítica segregada
mediante la difusión en estado
sólido tratando así de uniformizar las propiedades
mecánicas y físicas, y de forma particular el
evitar la susceptibilidad a la corrosión intergranular. Se
lo realiza a una temperatura abajo de la de la línea de
solidus ya que la velocidad de difusión aumenta comparada
con la de temperatura ambiente, pero también se debe tener
cuidado de no pasar esta línea debido a que puede ocurrir
un derretimiento de las fronteras de grano dañando
así las propiedades físicas y de forma.
Siendo el envejecimiento una de las dos formas para
aumentar la resistencia y dureza de una aleación, como es
el caso de la hoja de esgrima, es de gran importancia. Se la
realiza mediante dos procesos, el de solubilización y el
de envejecido.
Por un lado, la solubilización consiste en
sobresaturar la aleación de un componente recalentando el
acero hasta que todo el componente a sobresaturarse se disuelva
totalmente en el otro teniendo una estructura homogénea y
luego enfriarlo a temperatura ambiente. El proceso de envejecido
por otro lado, hace que el componente en exceso de la
solución homogénea sobresaturada que se encuentra
en estado inestable, salga y se precipite. Existen varias
teorías
cobre
cómo endurece el precipitado a la aleación pero el
más actual sugiere que las partículas del
precipitado al sobresaturarse emigran hacia ciertos planos
cristalográficos que al ser sometidos luego al proceso de
envejecimiento se distorsionará la matriz de tal
forma que estas distorsiones evitarán el movimiento de
las dislocaciones y al mismo tiempo incrementa la dureza y la
resistencia.
El acero utilizado para las hojas de florete es el tipo
de acero conocido como Maraging que se diferencia del resto
debido a que es endurecido por una reacción
metalúrgica que no involucra carbono.
Luego, son reforzados con componentes intermetálicos cono
Ni3Ti y Ni3Mo que se precipitan alrededor
de 500ºC. Típicamente y como se ha mostrado en la
composición química tiene un alto contenido de
níquel, cobalto y molibdeno mientras que el carbono es
esencialmente una impureza debido a que puede formar carbonato de
titanio que puede afectar de manera adversa las propiedades del
material. Sus propiedades de solubilidad y fuerza son buenas. Al
mismo tiempo que su dureza a bajas temperaturas sobrepasa a
aquellas de aleaciones de
acero de bajo contenido de carbono de fuerza similar. Su costo a pesar de
ser alto resulta un tanto económico al momento de maquinar
y tratar térmicamente debido a la facilidad que poseen
para estos procesos.§
Las hojas de acero maraging tiene un costo superior a
las de acero al carbono pero su resistencia elástica es de
2000MNm-2 y un periodo de vida más largo. Al
mismo tiempo que el tamaño del defecto crítico para
la fractura rápida del acero maraging es más de
cuatro veces mas larga que en los aceros al carbono
estándares, explicando así su duración. Sin
embargo, este acero todavía tiene una fractura
frágil teniendo así un borde agudo que puede
penetrar en la ropa del contrincante causando
daños.¨
El tipo de esgrima es un factor también
importante debido a que las hojas se las vende con varias
características de rigidez o flexibilidad,
haciéndolo con tratamientos superficiales o cambios en las
medidas de la sección transversal que pueden según
un panel de discusióny ser
diferenciados por los colores de las
hojas así: la blanca, azul y dorada (siendo la blanca la
más rígida). El competidor las compras
dependiendo de su estilo de esgrima siendo este tan diverso que
para poder escoger una hoja el esgrimista toma a
consideración el balance, flexibilidad, punto de control
que tan solo se puede sentirlas utilizándolas.
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Figura 23.
Distintos estilos de esgrima
De cierto modo, sin excluir totalmente el estilo de
esgrima utilizado, las hojas deben tener una alta resistencia
mecánica a la ruptura y cumplir con normas
exigentes de tenacidad ya que las energías de impacto y
deformación empleadas en el deporte son altas y la hoja es
la encargada de responder a ellas.
SUPERFICIE DE
FRACTURA
La fractura de la hoja que se presenta para este
análisis se produjo durante un combate, mientras el atleta
derecho performaba una acción de ataque,
rompiéndose mientras se producía el toque al
contrario, la característica del toque es el doblez de la
hoja que se produjo hacia el lado contrario en È y no normalmente Ç luego de haber realizado el toque. La
hoja se rompió en dos partes como se indica en la figura 4
y 5.
Luego de analizar visualmente las dos superficies de
fractura se nota que la superficie que se ubica sobre la parte de
la hoja más cerca de su soporte (fig. 4) posee más
marcas y/o son más claras, fáciles de observar para
su posterior análisis.
La superficie no necesita limpieza y se encuentra en
perfecto estado al momento de realizar la inspección
macroscópica, al ser muy pequeña sección se
recurre al microscopio para
encontrar claramente las marcas características que
facilitan su análisis.
Figuras anexas: 4 – 16
DESCRIPCIÓN DE LA SUPERFICIE DE
FRACTURA
La sección tiene aproximadamente 45x31mm, con una
ranura en un lado, en su parte media, que sirve para alojar el
cable eléctrico pasante (aproximadamente 0.7mm). Al no
existir una disminución en la sección de la
fractura se determina que fue debido a esfuerzos de
tracción compresión simultáneos en un
material frágil. A simple vista se pueden apreciar tres
zonas (Fig. 11, Fig. 12) que se han denominado Zi, Za, Zd, zona
de inicio de fractura, zona de avance de fractura, zona de
desgarre o final, respectivamente ya que en cada una de estas
zonas se encuentran marcas y puntos diferentes.
Lo que ha llevado a establecer estas zonas es el borde
» 45º que recorre desde
aproximadamente la punta izquierda superior hasta el punto
izquierdo inferior, lo que indica que la fractura fue avanzando
del punto A al punto D (fig. 6). De igual manera se nota un borde
similar en el avance desde A hasta B formando un valle entre los
puntos ABD. Y, se nota un avance en el borde desde B hacia C
formando un pico.
Desde el pico hasta el borde derecho en donde se ha
producido la ruptura final de la hoja se nota un gran valle gris,
fibroso que se puede decir desgarrado a » 45º característico. Luego, en
la parte complementaria de la hoja (fig. 8, 9 y 10) se puede
apreciar claramente este valle sobre el punto G que avanza hacia
un pico en el punto E donde se produciría la ruptura final
de la hoja, debido a la excesiva deformación
plástica que se presenta.
El borde de avance de A hacia B (fig. 6) se hace notorio
en el desgarre de material, que aparece como valle en la parte
complementaria de la hoja entre F y D (fig. 8, 9)
De esta manera se tiene en la fig. 7 un esquema de
avance de la fractura debido a la fatiga del material en forma
normal desde A hacia B y D por la trayectoria que sigue la
línea punteada a y desde C hacia E por la
trayectoria de la línea punteada b de manera
más acelerada debido a la energía acumulada en el
concentrador de esfuerzos B que se encuentra en la
ranura.
Marcas de playa que confluyen hacia A en donde
comenzó situándose la marca de inicio en este punto
luego, estas marcas se propagan hacia B y D.
En el punto B se nota un cambio brusco
de marcas hasta llegar a C en donde se nota un pico (fig. 6).
Luego, de C en adelante hacia la derecha de notan marcas de
desgarre.
Luego de la inspección superficial de la fractura
se recurre a un examen en sus superficies aledañas
encontrando así varias marcas de deformación
plástica en los bordes de la hoja fácilmente
reconocibles, como se muestra en el punto I de la fig. 13 a lo
largo de toda la hoja n en ambas direcciones. Así,
cerca de la fractura se encuentran puntos similares K que pueden
haber estado situados sobre el inicio de la fractura o en
algún punto de su borde que sirvieron de avance a la misma
(J).
El punto de inicio, visible como el punto A de a fig. 6
es al cual convergen las marcas de playa, y bordes de desgarre en
dirección del avance de la fractura hacia puntos
específicos (B, D) como ya se explicó
anteriormente.
Igualmente se encontró en superficies
aledañas al punto, diferentes marcas con
deformación plástica debido al impacto que existe
entre las hojas al momento del combate.
TEORÍA DE FRACTURA
Al estar la hoja sometida a ciclos de esfuerzos, el
comportamiento de la fatiga del material está asociado a
dos razones. Uno al estar bajo cargas relativamente altas que
producen deformaciones plásticas en cada ciclo en los
cuales la vida útil de la hoja queda reducida debido a la
fatiga del material. Otro relacionado con cargas que no
sobrepasan el límite elástico del material en los
cuales la vida útil del material a la fractura es mayor.
Las fallas de fatiga son progresivas y que empiezan como grietas
pequeñas por esfuerzo que crecen bajo la acción de
estos esfuerzos cíclicos. Las superficies de fractura de
una falla típica de fatiga tienen una parte de fatiga, una
parte de tensión y un desgarramiento por cizalladura
final.
Figura 24. Fatiga
debida a tracción – compresión con cargas
nominales altas
Las fallas de fatiga por flexión representan un
número significativo de todas las fallas mecánicas.
Puesto que la carga aplicada es distribuida casi igualmente sobre
la superficie completa transversal, todo daño
que reduce la superficie transversal aumentará la carga o
el esfuerzo en ese punto y aumenta el esfuerzo.
Los sitios en los cuales generalmente empiezan las
fisuras incluyen rayaduras, fallas de maquinado, rugosidades, al
mismo tiempo que las mismas cargas cíclicas aplicadas.
Conocidos como concentradores de esfuerzo por ser
discontinuidades visibles (o microscópicas) que causan un
aumento en el esfuerzo local sobre la hoja durante la carga. De
las marcas aledañas encontradas al punto de inicio. Al
tener contacto de metal con metal durante el combate que resulta
en abolladuras (I) fig. 13; o en un comienzo, se debe hacer todo
lo posible para impedir daños mecánicos
superficiales sobre las hojas durante el proceso.
El ciclo de exceder continuamente la resistencia
máxima del material se repite durante el combate y causa
grietas de fatiga por esfuerzo en el lado cóncavo de la
flexión. Una grieta pequeña por fatiga se forma en
la base del elevador del esfuerzo y se propaga perpendicular a la
línea de esfuerzo o al eje del cuerpo de la hoja. Al mismo
tiempo, el enderezamiento en frío de la barra deforma la
estructura granular a un punto inferior a la temperatura de
recristalización, lo que impone una tensión en la
hoja que va acompañada de su efecto de
endurecimiento.
En este caso estudiado, al estar en flexión y
haberse producido una grieta en su lado cóncavo debido a
la tracción de las fibras en este punto o haberse
facilitado debido a alguna abolladura superficial, se supone que
empezó la fatiga en este punto.
A la vez que la grieta de esfuerzo por fatiga avanza
poco a poco, las superficies de fractura complementarias en ambos
lados de la hoja opuestas al frente de la grieta que avanza
tratan de separarse bajo la carga y estas superficies se vuelven
lisas y pulidas de la raspadura debida a las acciones de
tracción compresión que experimentan, se propaga
alrededor de algunos granos teniendo así la superficie de
apariencia plana y sin características. Esta etapa puede
ser muy pequeña o grande dependiendo de las
cargas.
Mientras la fisura va avanzando lo hace con mayor
velocidad debido a la falta de material que ahora es encargado de
sostener la fisura. Además generalmente avanza en sentido
perpendicular las cargas aplicadas. Debido a esto, se produce un
ligero redondeo en la punta de la fisura mientras va avanzando
así: cuando la carga de tracción es aplicada avanza
incrementando su ancho en las puntas en un ángulo de
45º relativos al plano de la fisura, redondeando su punta;
cuando llega la carga de compresión el sentido de corte se
invierte formando una nueva punta de avance que seguirá el
proceso con el nuevo ciclo que tendrá carga de
tracción.
Los daños superficiales aumentan los esfuerzos
durante las cargas aplicadas, con la potencialidad de ocasionar
fallas. El tipo de daños y su orientación
contribuye a este efecto de esfuerzos mayores. La
orientación del daño contribuye a mayores esfuerzos
con daño transversal teniendo un aumento de esfuerzos
sobre aquellos asociados a daño longitudinal.
Luego, el punto B y/o G considerado como concentrador de
esfuerzos por ser la esquina de la ranura creará una mayor
concentración de esfuerzo. Así también las
marcas aledañas como la marca en el punto K (fig. 14). Las
hojas con indicaciones de daños superficiales no deben ser
usadas y deberán cambiarse, como también
está estipulado en la reglamentación
FIE.
De esta manera se forman las marcas de playa distintivas
en la pieza (fig. 24), que avanzan hasta el tamaño de
fisura crítico que se encuentra al alcanzar al punto B
(fig. 6).
| a) carga cero b) carga de tracción c) carga de tracción d) carga compresiva pequeña e) carga compresiva máxima f) carga de tracción |
Figura 25.
Ilustración esquemática de los
mecanismos de propagación de fisuras
Una vez alcanzado el punto B la energía de la
fisura aumentó considerablemente formando el pico en el
cual hubo un ligero arranque de material justo en el concentrador
de tensiones de la ranura como se puede ver en G (fig. 10) y
luego terminó con la ruptura final del
material.
CONCLUSIÓN
El análisis muestra que las fallas por fatiga
ocurrieron por concentradores de tensiones producidos por impacto
y cargas cíclicas extremas.
La propagación del punto de inicio se produjo de
forma normal y con una etapa larga en donde recibió varias
cargas cíclicas (diversas marcas de playa), hasta
encontrar el concentrador de tensiones que hizo que se acelere el
proceso.
Aunque no se ha hecho el análisis químico
ni de resistencia del material se asume que es de la
especificación de las normas por lo que su tenacidad debe
ser grande.
La ranura en donde se aloja el cable es un gran
concentrador de tensiones que acelera el proceso de la fractura
hacia el desgarre inmediato de la hoja.
El golpeteo intenso al cual están sometidas las
hojas genera varios puntos predispuesto al surgimiento de fallas
por fractura. Igualmente el estar sometidas a cargas
cíclicas diversas que generan grietas sobre la
hoja.
Se encuentra de vital importancia el hacer notar que los
concentradores de esfuerzos como abolladuras en el combate no
pueden ser disminuidos ni evitados debido a que son parte de la
práctica por lo que es recomendable que el ateta busque
una hoja que favorezca sus necesidades en cuanto a su estilo de
esgrima se refiere, para alargar la vida útil de las
hojas.
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http://www.utahfencing.org/image_manager/foil_pic_4.jpg
http://www.utahfencing.org/image_manager/epee_pic_2.jpg
http://www.utahfencing.org/image_manager/sabre_pic_4.jpg
http://www.fie.ch/download/rules/fr/RTECHN.pdf
FIGURA 4 – 15
Anexas – fotografías en
microscopio
FIGURA 16.
Hutton
FIGURA 19.
http://www.gwentswordclub.co.uk/images/jumpback.jpg
FIGURA 20.
http://hcentralsa.bravepages.com/_webimages/foil%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%209.069588encing.jpg.9470.tmp
http://www.athens2004.com/Images/Legacy/sporteventFencing/13Mar04Fenc_03b.jpg
FIGURA 21.
http://woj.com/archives/040821_timacheff_AthensOlympicFencing_4686.jpg
http://www.gwentswordclub.co.uk/images/fencingtoday.jpg
FIGURA 22.
http://www.leonpaul.com/download/download.htm
http://www.blaise-freres.fr/Page1.html
FIGURA 23.
http://www.athens2004.com/Images/Legacy/sporteventFencing/13Mar04Fenc_04b.jpg
http://hometown.aol.com/brucesikes/images/foil.gif
http://eur.news1.yimg.com/eur.yimg.com/ng/sp/ap_photo/20051011/all/l1595982.jpg
FIGURA 24.
Society for Experimental Stress
Analysis
FIGURA 25.
Echeverría
ANEXOS
- Medidas de las probetas para ensayo de
tracción y ensayo Charpy - Figuras anexas:
Figura 4. Parte de aloja en la
que se encuentra la fractura analizada.
Figura 5. Parte del ahoja
complementaria.
Figura 7. Esquema de avance de
la fractura
Figura 8. Puntos de
referencia
Figura 9. Puntos de
referencia
Figura 10. Puntos de
referencia
Figura 11. Zonas de la
superficie de fractura
Figura 12. Zonas de referencia a
la superficie de fractura
Figura 13. Puntos comunes a lo
largo de la hoja
Figura 14. Puntos
aledaños a la fractura
Figura 15. Marca de punto
aledaño a la fractura
Carlos Cevallos
Escuela Politécnica Nacional
Ingeniería Mecánica
Quito – Ecuador
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