Ensayo de Tracción

Definición: Se aplica una fuerza de tracción en la dirección del eje de una probeta con forma y dimensiones determinadas hasta romperla. Este ensayo permite determinar las propiedades mecánicas del material, como su resistencia a la tracción, el límite elástico, el alargamiento y la estricción.

Procedimiento:

• Se realizan dos marcas en la probeta para medir la longitud inicial (lo).
• Se coloca la probeta en una máquina de ensayos (como la máquina Amsler).
• Se aplica una fuerza de tracción creciente hasta que la probeta se rompe.
• Se miden las deformaciones en diferentes puntos de la probeta.

Normas: Existen diferentes normas que establecen las dimensiones y características de las probetas, como la norma DIN (diámetro: 20 mm, sección: 314 mm², longitud: 200 mm) o las normas utilizadas en España y Francia (diámetro: 13.82 mm, sección: 150 mm², distancia: 100 mm).

Propiedades Mecánicas Obtenidas del Ensayo de Tracción:

Campo Elástico:

• Módulo de Elasticidad (Young): Relación entre la tensión y el alargamiento en la zona elástica del material.
• Límite Aparente de Elasticidad o Límite Proporcional: Valor de tensión hasta el cual la relación entre la tensión y la deformación es lineal.

Campo Plástico:

• Límite Inferior de Fluencia: Valor de tensión a partir del cual los alargamientos aumentan sin un incremento significativo de la tensión.
• Límite Superior de Fluencia: Valor de tensión máximo que se alcanza durante el periodo plástico-elástico.
• Límite Elástico: Tensión máxima que puede soportar un metal sin deformarse permanentemente (aproximadamente el 0.2%).
• Alargamiento: Incremento de longitud que experimenta la probeta al ser sometida a una fuerza de tracción. Se calcula mediante la siguiente fórmula: A = (l – lo) / lo * 100, donde l es la longitud final y lo es la longitud inicial.
• Estricción: Disminución de la sección transversal que se produce en la zona de fractura de la probeta. Se calcula mediante la siguiente fórmula: e = (S – So) / So * 100, donde S es la sección final y So es la sección inicial.

Tipos de Rotura:

1. \n
2. Rotura dúctil: Se produce después de una deformación plástica considerable.
3. Rotura frágil: Se produce con poca o ninguna deformación plástica.

Resistencia a la Rotura:

• Resistencia a la Rotura: Tensión por unidad de sección que es necesario aplicar para producir la rotura del material.
• Resistencia a la Rotura a Diferentes Temperaturas: La resistencia a la rotura varía con la temperatura. En general, a mayor temperatura, menor resistencia y mayor deformación. A temperaturas muy bajas, los aceros se vuelven frágiles.

Ensayo de Fluencia

Definición: Este ensayo somete al material a una carga constante durante un tiempo determinado y a una temperatura elevada para evaluar su deformación. Es especialmente útil para materiales que trabajarán a altas temperaturas.

Factores que Influyen en la Fluencia:

• Temperatura: A mayor temperatura, mayor fluencia.
• Tiempo: A mayor tiempo de exposición a la carga, mayor fluencia.
• Tensión: A mayor tensión aplicada, mayor fluencia.

Desarrollo de la Fluencia: Al someter un material a una carga constante a alta temperatura, se pueden distinguir las siguientes zonas en la curva de fluencia:

• Zona de deformación elástica instantánea.
• Zona de fluencia primaria.
• Zona de fluencia secundaria.
• Zona de fluencia terciaria.

Ensayos: Se utilizan máquinas similares a las del ensayo de tracción, pero con la capacidad de regular la temperatura (entre 500 y 1000 °C). Los ensayos suelen durar entre 1000 y 10000 horas.

Ensayo de Compresión

Definición: Similar al ensayo de tracción, pero se aplica una fuerza de compresión en lugar de tracción. Se utiliza principalmente para materiales frágiles, ya que proporciona menos información sobre materiales dúctiles.

Ensayo de Pandeo

Definición: Se aplica una fuerza de compresión axial a una varilla esbelta para determinar la carga crítica que provoca el pandeo. La longitud de pandeo (lp) varía según las condiciones de soporte de la varilla:

1. Empotrada en un extremo y libre en el otro: lp = 2l
2. Empotrada en un extremo y articulada en el otro: lp = l / √2
3. Empotrada en ambos extremos: lp = l / 2
4. Articulada en ambos extremos: lp = l

Ensayo de Torsión

Definición: Se aplica un momento torsor a una probeta para determinar su resistencia a la torsión. Se utiliza principalmente para evaluar la resistencia de ejes y elementos sometidos a esfuerzos de torsión.

Procedimiento: Se fija un extremo de la probeta y se aplica un movimiento de giro en el otro extremo mediante una máquina de ensayos. Se suele utilizar la norma ASTM para este tipo de ensayos.

Ensayo de Flexión Estática

Definición: Se somete una probeta de sección cuadrada o rectangular, apoyada libremente por los extremos, a un esfuerzo de flexión aplicado en el centro o mediante dos fuerzas iguales aplicadas a la misma distancia de los apoyos.

Ensayo de Resistencia al Choque

Definición: Estos ensayos miden la energía que un material puede absorber antes de fracturarse bajo la acción de un impacto.

Resiliencia:

Energía consumida en la rotura de la probeta por unidad de superficie o volumen.

Tenacidad:

Capacidad de un material para resistir la fractura por impacto.

Ensayo Charpy:

Procedimiento:

• Se utiliza un péndulo con un martillo de 22 kg, un radio de 2 mm y una velocidad de 4-7 m/s.
• El péndulo se deja caer desde una altura determinada, impactando la probeta con un ángulo de 30º.
• La diferencia de altura del péndulo antes y después del impacto indica la energía absorbida por la probeta.

Ensayo Izod:

Procedimiento:

• Similar al ensayo Charpy, pero se utiliza un martillo de 25.25 kg y una probeta de 130x10x10 mm.
• Las probetas se rompen en tres entallas, girando las caras y colocándolas en la posición adecuada.

Ensayo de Desgaste

Definición: Simula el desgaste que sufre un material en contacto con otro en movimiento. Se utilizan dos discos de 5 mm de espesor.

Tipos de Desgaste:

1. Deslizamiento puro: Un disco fijo y otro en movimiento.
2. Rodamiento puro: Un disco gira sobre el otro.
3. Deslizamiento doble y rodamiento: Ambos discos giran a diferente velocidad.
4. Deslizamiento y rodamiento: Ambos discos giran a la misma velocidad.

Ensayo de Fatiga

Definición: Somete al material a esfuerzos cíclicos para determinar su resistencia a la fatiga. La rotura por fatiga se produce a tensiones inferiores a la resistencia a la tracción del material.

Etapas de la Rotura por Fatiga:

1. Incubación: Se produce una distorsión atómica por la deformación plástica acumulada, generando una fisura microscópica.
2. Fisuración Progresiva: La fisura se extiende gradualmente debido a los esfuerzos cíclicos.
3. Rotura: El material se rompe bruscamente con poca deformación.

Influencia del Acabado Superficial: Un buen acabado superficial, como el barnizado, puede aumentar la resistencia a la fatiga.

Understressing: Someter al material a un esfuerzo cíclico inferior a su límite de fatiga puede aumentar su resistencia a la fatiga.

Overstressing: Someter al material a un esfuerzo cíclico superior a su límite de fatiga acelera el proceso de fatiga.

Ensayo de Conformación

Definición: Evalúa la capacidad de un material para ser deformado plásticamente sin romperse. Incluye procesos como el plegado, el aplastamiento, la embutición y la forja.

Tipos de Ensayos de Conformación:

• Plegado Simple: Se dobla una probeta cilíndrica o laminar sobre dos puntos fijos hasta un ángulo determinado.
• Plegado Alternativo: Se dobla la probeta 90º hacia arriba y hacia abajo de forma repetitiva.
• Aplastamiento de Tubo: Se aplasta un trozo de tubo entre dos planchas.
• Embutición: Se fuerza una lámina de metal a adoptar la forma de un molde mediante la presión de un punzón.
• Forja: Se deforma el material mediante golpes o presión a alta temperatura. Algunos ejemplos son el platinado, el recalcado y el mandrilado.
• Corte: Se evalúa la resistencia del material al ser separado en dos o más partes mediante una herramienta de corte.
• Punzonado: Se realiza un agujero en una lámina de metal mediante un punzón troncocónico.

Soldabilidad:

Capacidad de un material para ser soldado. Se evalúan tres aspectos:

1. Soldabilidad Operativa: Facilidad para realizar la soldadura.
2. Soldabilidad Metalúrgica: Compatibilidad de los materiales a soldar.
3. Soldabilidad Constructiva: Influencia de la soldadura en la resistencia mecánica y la deformación del conjunto.