Ensayo de Impacto

Las pruebas de impacto se utilizan en ingeniería de polímeros para estudiar la tenacidad de un material. La diferencia entre la altura inicial del péndulo (h) y la final tras el impacto (h’) permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. La energía absorbida en el impacto por la probeta usualmente se calcula como la diferencia de alturas inicial y final del péndulo, esto supone, obviamente, despreciar algunas pérdidas por rozamiento. La fórmula de cálculo para la energía de impacto:

• τ es la energía empleada en la rotura en Joules
• P es la masa del péndulo en Kg
• g es la gravedad (9,8 m/s²)
• h es la altura inicial del péndulo
• h’ es la altura final del péndulo
• l es la longitud del péndulo en metros
• α y β son los ángulos que forma el péndulo con la vertical antes y después de soltarlo, respectivamente.

Tipos de Rotura

• Fractura dúctil: la rotura se produce después de una importante deformación plástica.
• Fractura frágil: la rotura se produce sin deformación plástica aparente; se manifiesta en forma de rotura catastrófica.

Tipos de Deformaciones

• Deformación Elástica: es cuando el material recupera las formas y dimensiones iniciales al cesar la fuerza aplicada.
• Deformación Plástica: es cuando al haber sido deformado y se cesa la fuerza aplicada a la probeta, no vuelve a sus dimensiones originales.
• Deformación Viscoelástica: es cuando se producen deformaciones lentas.

Dureza Brinell

Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o 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.

Tratamientos Térmicos

• Temple y Revenido

  Es un tratamiento térmico que se le aplica a los aceros que consiste en calentarlos durante un tiempo por encima de la temperatura Ac3, donde el material se transforma en austenita, seguido de un enfriamiento rápido para evitar el carbono y la formación de ferrita y perlita. Cuando la temperatura baja hasta valores de Ms, se inicia la formación de martensita. En este momento la martensita es un material muy duro y muy frágil, con lo que para mejorar sus características, se calienta de nuevo, 200ºC para mejorar la ductilidad y tenacidad.

• Temple Escalonado

  Después de la transformación en austenita, se enfría rápidamente hasta temperatura superiores a Ms, hasta que toda la pieza se homogenice. Después se enfría totalmente y se vuelve a calentar.

• Temple Bainítico

  El resultado es parecido al temple y revenido, solo que se deja enfriar poco a poco para obtener la bainita.

El templado es un tratamiento térmico aplicado a aleaciones de hierro, tales como acero o hierro fundido, para lograr una mayor resistencia al disminuir la dureza de la aleación. La reducción de la dureza está acompañada generalmente por un aumento de la ductilidad, lo que disminuye la fragilidad del metal. El revenido se realiza generalmente después del temple, que es un enfriamiento rápido del metal para ponerlo en su estado más duro. El revenido se consigue por calentamiento controlado de la pieza de trabajo enfriado a una temperatura por debajo de su «temperatura crítica inferior».

Tratamiento Superficial

Un tratamiento superficial es un proceso de fabricación que se realiza para dar unas características determinadas a la superficie de un objeto. A través de una llama, baño metálico o corriente a alta frecuencia, seguido de un enfriamiento rápido.

• Cementación

  Es un tratamiento termoquímico que se aplica en piezas de acero. El proceso aporta carbono a la superficie mediante difusión, que se impregna modificando su composición.

• Nitruración

  Es un tratamiento térmico que se le da al acero. El proceso modifica su composición añadiendo nitrógeno mientras es calentado. El resultado es un incremento de la dureza superficial de las piezas. También aumenta la resistencia a la corrosión y a la fatiga.

Efectos de Elementos Aleados con Otros Aceros

• Aluminio: Desoxidación eficaz, aumenta la resistencia superficial y resistencia al envejecimiento.
• Boro: Aumenta la templabilidad.
• Carbono: Aumenta la resistencia a la rotura, al límite elástico y a la dureza. Disminuye tenacidad, ductilidad, maquinabilidad, la forjabilidad y la soldabilidad.
• Cobalto: Disminuye la templabilidad, aumenta resistencia a la tracción, límite elástico, resistencia a la corrosión y a la abrasión.
• Cobre: Aumenta la resistencia a la tracción y corrosión.
• Titanio: Se utiliza como desoxidante.
• Tungsteno: Aumenta la resistencia y la dureza en aceros altos en carbono.
• Vanadio: Mejora la templabilidad y la resistencia en caliente.
• Zirconio: Desoxida.

Aluminio

Las aleaciones del aluminio se destacan por su ligereza, resistencia a la corrosión y la buena conductividad tanto eléctrica como térmica. El aluminio tiene una dilatación térmica elevada, por lo que tiene importantes variaciones térmicas. Proporciona excelentes superficies reflectoras. A temperatura ambiente, la resistencia a la tracción, el límite elástico y el módulo de elasticidad son moderados, y la dureza relativamente baja. La resistencia a la fatiga es aceptable y la resiliencia es bastante elevada. A bajas temperaturas todo aumenta, la dureza, el límite elástico, la resiliencia. Las aleaciones de aluminio presentan grandes aptitudes para la conformación. La baja temperatura de fusión facilita el moldeado de piezas complicadas. La gran maquinabilidad a altas velocidades proporciona una productividad bastante elevada. Las aleaciones se pueden mejorar a través de dos procedimientos:

• Deformación en Frío

  Algunas aleaciones solo se pueden endurecer a través de una deformación en frío, seguido de un recocido parcial.

• Tratamientos Térmicos

  • Solubilización de los elementos de aleación, por calentamiento del material durante un cierto tiempo.
  • Temple para producir una solución sobresaturada a temperatura ambiente.
  • Maduración consiste en la precipitación de pequeñas partículas del material de aleación.

Resistencia a la Corrosión

La capa superficial se le recubre con una fina capa superficial de óxido, que protege al material de futuras oxidaciones.

Anodización

Tratamiento superficial de productos y piezas de aluminio que refuerza la capa protectora de óxido. Protege de la corrosión, mejora la resistencia al desgaste y aislamiento eléctrico.