Compresión

El ensayo de compresión es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a la probeta, en la dirección de su eje longitudinal, una carga estática que tienda a provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se irá incrementando hasta la rotura o la suspensión del ensayo.

Probetas para compresión de metales

En los ensayos de compresión, la forma y dimensiones de las probetas tienen gran influencia, por lo que todas deben ser normalizadas. Para este ensayo en metales, se adoptan probetas cilíndricas que están exentas de la influencia del efecto de forma que tendría lugar en las aristas de las prismáticas o cúbicas.

Tensiones de rotura

En los materiales en donde se alcanza la rotura por efecto de las fuerzas de compresión, aquella que puede producirse formando conos denominados de compresión.

Determinaciones a efectuar en un ensayo de compresión

El límite de influencia que se manifiesta en los diagramas de los aceros maleables no se calcula, pues el único valor útil del ensayo resulta la tensión del límite proporcional.

Compresión de fundición nodular

Según los valores de ensayo realizados en fundición esferoidal o hierro dúctil: las temperaturas de los tratamientos térmicos y el tipo de enfriamiento se han indicado al efectuar los ensayos de tracción de iguales materiales.

Módulo de elasticidad

El valor del módulo de elasticidad por compresión coincide con el de tracción y su determinación práctica se realiza para los materiales que determinan proporcionalidad entre tensiones y deformaciones.

Flexión

El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerzas perpendiculares a su eje longitudinal de modo que provoquen el giro de las secciones transversales.

Distribución de los esfuerzos en las secciones transversales

Por efecto del flexionamiento y la aplicación de una carga, las fibras inferiores de la probeta sufren un alargamiento y las superiores un acortamiento, es decir, que estarán sometidas a esfuerzos de tracción y compresión.

Probetas – Obtención

Generalmente, las muestras son fundidas separadamente, requiriendo su obtención un mayor esmero, aunque resulten de la misma colada que la de la pieza.

Condiciones de ensayos

El valor de las flechas en los ensayos de verificación son un requisito a satisfacer, indicándose una mínima o máxima según que se desee un comportamiento como flexible o frágil.

Torsión

El esfuerzo de torsión simple es el que se obtiene al hacer actuar, en forma normal al eje longitudinal de la pieza, pares o fuerzas de igual magnitud y sentido contrario que tienden a producir el giro de las secciones en sus planos.

Diagrama de ensayo

En los ensayos de torsión estática, es posible obtener directamente de la máquina un diagrama en donde las ordenadas representan los momentos torsores a que se encuentra sometida la probeta y, sobre el eje de las abscisas, los desplazamientos que la misma experimenta.

Resistencia a la torsión

El cálculo de la resistencia de la torsión parte de considerar las condiciones de equilibrio entre el momento aplicado y el momento producido por las fuerzas interiores o esfuerzos con respecto al centro de la barra.

Tensión real de torsión

El cálculo de la resistencia real de torsión parte del diagrama de ensayo del material en estudio, aceptando como cierta la existencia de una relación biunívoca entre tensiones y deformaciones.

Tensiones y Deformaciones

En las secciones transversales

Debido a la variación de las tensiones y a las dislocaciones cristalográficas, parte del esfuerzo que soportan las fibras extremas será absorbido por las que se encuentran menos solicitadas, debiéndose aumentar el momento torsor aplicado.

Tensiones que generan deformaciones longitudinales

El estudio de las tensiones que se desarrollan en un material al que se le aplican un esfuerzo de torsión tiene otras influencias que surgen de considerar los verdaderos efectos generados en un metal sometido a ensayo.

Deformaciones y fracturas por torsión

Las deformaciones y tipos de fracturas que tienen lugar en los materiales sometidos a torsión se generan por tensiones derivadas del esfuerzo aplicado y cuyos valores y direcciones principales pueden determinarse.

Deformaciones

En los metales dúctiles, el valor crítico se logra cuando el esfuerzo aplicado está muy por debajo del que produce la fractura, por lo que el incremento de tensión que producirá la fractura generará grandes deformaciones.

Roturas

En los metales frágiles, la fractura se produce según superficies helicoidales contenidas en los planos principales. En los metales dúctiles, el rozamiento entre las secciones de fractura puede producir una determinada cantidad de calor que llega a oxidarlas en partes.

Características del fenómeno de fluencia

Este fenómeno es característico de algunos aceros, se presenta en torsión al igual que en tracción, pero con características propias.

Probetas

Estas probetas para torsión deberán ser cilíndricas, pudiendo construirse con extremos ensanchados para facilitar su agarre en las mordazas de la máquina de ensayo.

Torsión de aleaciones ferrosas

Superficie de fractura: la fractura se produce por separación o arrancamiento según un plano de aproximadamente 45º en el que tienen lugar las máximas tensiones de tracción.

Torsión de aleaciones no ferrosas

Superficie de fractura: fibrosa por desplazamiento en un plano coincidente con una sección transversal, de máxima tangencial.

Endurecimiento mecánico

Este proceso permite a un metal mejorar sus propiedades de resistencia siendo sometido a una deformación plástica.

Módulo de elasticidad

El cálculo del módulo de elasticidad transversal sigue un planteo igual al ya utilizado para el longitudinal por tracción-compresión, o sea, partiremos de la relación entre las tensiones tangenciales y deformaciones unitarias que ellas producen.

Determinación del módulo transversal de un acero

La determinación del módulo transversal se efectúa para valores comprendidos dentro del período elástico del metal.

Máquina Tinius Olsen

Esta máquina de torsión de 60000″ lb, de alcance máximo, está constituida por una unidad de carga de accionamiento electromagnético y una unidad electrónica de control y registro montadas sobre guías deslizables.

Medidores de ángulos de torsión

En un ensayo de torsión, se cuenta con unos aparatos llamados goniómetros o clinómetros: se encargan de medir los ángulos.

Torsión de alambres

Los ensayos de torsión se realizan en máquinas especiales de tamaño muy inferior con respecto a las utilizadas para el ensayo de barras. Esta máquina posee alambres patrones de resistencia conocida cuyos ángulos de torsión se refieren al número de vueltas dado por el alambre sometido al ensayo.