Propiedades Mecánicas de los Materiales
Elasticidad: Designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
Plasticidad: Es la propiedad mecánica que tiene un material para deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su límite elástico.
Resistencia a la fluencia: Es la fuerza que se le aplica a un material para deformarlo sin que recupere su antigua forma al parar de ejercerla.
Resistencia a la tracción o resistencia última: Indica la fuerza máxima que se le puede aplicar a un material antes de que se rompa.
Resistencia a la torsión: Fuerza torsora máxima que soporta un material antes de romperse.
Resistencia a la fatiga: Deformación de un material que puede llegar a la ruptura al aplicarle una determinada fuerza repetidas veces.
Dureza: La dureza es la propiedad que tienen los materiales de resistir el rayado y el corte de su superficie. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa, que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio cuando lo rayas no queda marca, por lo tanto tiene gran dureza.
Fragilidad: Se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación, a diferencia de los materiales dúctiles que se rompen tras sufrir acusadas deformaciones plásticas.
Tenacidad: Es una medida de la cantidad de energía que un material puede absorber antes de fracturarse. Evalúa la habilidad de un material de soportar un impacto sin fracturarse.
Resiliencia o resistencia al choque: Es la energía que absorbe un cuerpo antes de fracturarse.
Ensayos de Materiales
Denominamos los ensayos de materiales como toda prueba destinada a averiguar las características o propiedades mecánicas de los materiales.
Ensayo de Dureza Rockwell
Es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza. Hay dos tipos de penetradores:
- Unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulg.
- Un penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120′ y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm, el cual se utiliza para los materiales más duros.
El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, básicamente para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos un esfuerzo que varía desde 60 a 150 kgf a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del durómetro si se conoce el material. El espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella.
Ensayo de Dureza Vickers
Constituye una mejora al ensayo de dureza Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más ligeras que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la fórmula antes mencionada. Este tipo de ensayo es recomendado para durezas superiores a 500 HB (en caso de ser inferior, se suele usar el ensayo de dureza Brinell). Este ensayo, además, puede usarse en superficies no planas. Sirve para medir todo tipo de dureza, y espesores pequeños.
Ensayo de Dureza Brinell
Es una escala de medición de la dureza de un material mediante la penetración de un objeto en el material. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El penetrador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3.000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparación de la superficie.
Para obtener la dureza Brinell de la superficie de un material se presiona contra la probeta una bola de acero con determinado diámetro D. La bola se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego de retirada la carga se miden dos diámetros, en direcciones mutuamente perpendiculares, de la impronta dejada, con ayuda de un microscopio.
Ensayo de Tracción
El ensayo de tracción o ensayo a la tensión de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente.
Parámetros importantes en un ensayo de tracción: límite elástico, tracción máxima, tensión de rotura, zona plástica, zona elástica, zona de estricción, zona fluencia.