Plástico

En primer lugar, antes de empezar el trabajo de recuperación, quiero decir que debido a la nula información encontrada sobre “ensayos de dureza en materiales plásticos”, el trabajo se centra mayormente en los ensayos de dureza (en general), sin descuidar una breve introducción a lo que son los plásticos y la zona plástica.

•Que es un plástico:

-Un plástico es un material dúctil, blando y fácil de moldear.

-Una materia plástica se compone de una sustancia macromolecular (derivado celulósico) y un plastificante (el alcanfor).

Durante la historia se han perfeccionado muchas técnicas para la elaboración de plásticos; prensa inyectora (1872), extrusor de tornillo (1879), polimerización de un metacrilato (1880), resinas… y con el desarrollo de la química macroscópica aparecen nuevas técnicas de base; poli(cloruro de vinilo)(1931), resinas poliésteres insaturadas (1933), poliamidas…

-Debido a su plasticidad, las materias plásticas se oponen a los elastómetros, que, tras cesar el esfuerzo a que están sometidos, recobran mas o menos exactamente su forma y dimensiones iniciales.

Muchos objetos plásticos recuperan su forma en cuanto se deja de ejercer presión sobre el, o, más simplemente, rechazan cualquier deformación apreciable y se rompen al ser sometidos a un esfuerzo excesivo.

El comportamiento mecánico de una sustancia plástica se determina esencialmente por la naturaleza del material macromolecular que contiene.

Se pueden representar los materiales plásticos por su gráfica de tracción a distintas temperaturas.

-Así pues, los plásticos y gomas expansionadas o en forma de espuma tienen una gran aplicación en envasado como aislantes de calor y sonido y acolchado de materiales.

Otra variable de los plásticos son los denominados termoplásticos. El gran aumento en el consumo de los plásticos es debido a sus múltiples aplicaciones prácticas, que, unidas a su costo comparativamente más bajo, contrarrestan sus posibles desventajas. Algunas propiedades interesantes de los plásticos son sus bajas densidades, alta resistencia al ataque químico, sus propiedades de aislante térmico y eléctrico, y su facilidad de fabricación en una gran variedad de formas lo mismo sencillas que complicadas.

Las principales desventajas de los plásticos son su reducida resistencia mecánica y su bajo módulo de elasticidad, así como su poca resistencia al calor.

Algunos de los materiales termoplásticos más importantes son: polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo (PVC), politetrafluoretinelo (PTFE), poliestireno, materiales acrílicos, poliamidas y poliésteres, elastómetros, cauchos sintéticos y siliconas.

•Que es la deformación plástica:

-Cuando un material está en tensión, sus dimensiones varían. Por ejemplo, la tracción causará un aumento de longitud. El cambio dimensional provocado por las tensiones se denomina deformación.

-En el comportamiento elástico, la deformación producida en un material al someterle a tensión cesa totalmente, recuperándose el estado inicial al cesar la tensión actuante.

-Muchos materiales poseen un límite elástico determinado y cuando se someten a tensión se deforman elásticamente hasta ese límite. Más allá de este punto la deformación originada no es directamente proporcional a la tensión aplicada, y también ocurre que esta deformación no es totalmente recuperable. Si cesa la tensión, el material quedará en estado de deformación permanente o plástica.

Una teoría para explicar la deformación plástica en los metales fue la teoría de deslizamiento en bloque; cuando aumenta la tensión del material, tiene lugar la deformación plástica por el movimiento de grandes bloques de átomos con deslizamiento relativo de unos en relación a otros a lo largo de determinados planos dentro del cristal.

La teoría cuenta con un gran número de justificaciones en su favor, pero cuenta con ciertos inconvenientes.

-Actualmente, las teorías sobre las deformaciones plásticas de metales se basan en la existencia de pequeñas imperfecciones o defectos en los cristales. Se denominan dislocaciones, y la deformación plástica es debida al movimiento de dislocaciones a través de los planos de deslizamiento de un cristal bajo la acción de una tensión aplicada.

-Otro modo de conseguir deformaciones plásticas es por maclado, que se origina por tensiones mecánicas, tensiones que aparecen durante el enfriamiento en el moldeo o por las que aparecen durante los tratamientos térmicos.

•Que es un ensayo:

Los ensayos tienen como finalidad determinar las características de los materiales.

Clasificación de los ensayos:

1.1 Ensayos de características Químico: Determinar la composición de los materiales. Cristales: Determinar la cristalización, se realiza mediante un microscopio electrónico.

Microscópicos: Determinar el grano.

Macroscópicos: Determinar la fibra

Térmicos: Puntos de fusión. Puntos críticos.

Constituyentes: (Ej. (Carburo de...)

1.2 Ensayos destructivos: (E.D.)

Ensayos de propiedades mecánicas:

Estáticos:

Durezas, Tracción, Compresión, Cizalladura, Flexión, Pandeo, Fluencia

Dinámicos:

Resistencia al choque, Desgaste, Fatiga

1.3 Ensayos tecnológicos: Determ. el comportamiento de los mat. ante operaciones industriales: Doblado, Plegado, Forja, Embutición, Soldadura, Laminación,...

1.4 Ensayos No destructivos: (Por orden de importancia)Rayos X, Rayos Gamma (Se usa un isótopo reactivo, uso de radiografías), Ultrasonidos, Partículas magnéticas, Líquidos penetrantes, Corrientes Inducidas, Magnéticos, Sónicos (Es el más utilizado, un mat. sin grietas tiene un sonido agudo; si el mat. Tiene grietas el sonido es más grave.)

•Que es un ensayo de dureza:

las propiedades mecánicas de los materiales son:

COHESION: Resistencia de los átomos a separarse unos de otros.

ELASTICIDAD: Capacidad de un material de recobrar su forma primitiva cuando cesa la causa que los deformara.

PLASTICIDAD: Capacidad de un material a deformarse. Se clasifica en:

MALEABILIDAD: Facilidad a deformarse en láminas.

DUCTILIDAD: Facilidad a deformarse en hilos.

Para determinar la cohesión se realizan ensayos de DUREZA y tamaño del grano.

Para determinar la elasticidad y la plasticidad se realizan ensayos de TRACCION y COMPRESION.

2 - Definiciones de Dureza.

a) Dureza al rayado: Resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro.

Dureza Mohs (mineralúgica), Dureza Lima, Dureza Martens, Dureza Turner.

b) Dureza a la penetración: Resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro.

HBS y HBW, HR, HV, HK, POLDI (Brinell dinámico), Herziana, Monotrón.

c) Dureza elástica: Reacción elástica del material cuando se deja caer sobre él un cuerpo más duro.

SHORE y Método Dinámico.

d) Dureza Pendular: Resistencia que opone un material a que oscile un péndulo sobre él.

a) Dureza al Rayado.

* Dureza MOHS: Se usa para determinar la dureza de los minerales. Se basa en que un cuerpo es rayado por otro más duro. Esta es la escala de Mohs:

1 - Talco 6 - Feldespato (Ortosa)

2 - Yeso 7 - Cuarzo

3 - Calcita 8 - Topacio

4 - Fluorita 9 - Corindón

5 - Apatita 10 - Diamante

La fundición gris esta entre 8 y 9; el hierro dulce en el 5; y los aceros entre 6,7 y 8.

* Dureza MARTENS: Se basa en la medida de la anchura de la raya que produce en el material una punta de diamante de forma piramidal y de ángulo en el vértice de 90º, con una carga constante y determinada. Se aplica sobre superficies nitruradas. Se mide “a” en micras y la dureza Martens viene dada por:

DUREZA MARTENS= peso en gr que produce en el material una huella de 10 micras

* Dureza TURNER: Es una variante de la dureza Martens. La dureza viene dada en función de los gramos necesarios (carga necesaria, P) para conseguir una deformación tal que a = 10 micras. El valor de las carga será el valor de la dureza Turner.

* Dureza a la lima: Se usa en industria. En todo material templado la lima no "entra". Dependiendo de sí la lima entra o no entra sabremos:

No entra, el material raya a la lima; Dureza mayor de 60 HRC

Entra, la lima raya al material; Dureza menor de 60 HRC

b) Dureza a la penetración:

* Dureza HERZIANA: Viene determinada por la menor carga que hay que aplicar a un material (con bolas de 1,5 a 4 mm. de acero extraduro) para que deje huella.

* Dureza MONOTRON: Es una variante de la dureza Herziana. Viene expresada por la carga que hay que aplicar para producir una penetración de 0,0018 pulgadas. El penetrador es una semiesfera de diamante de 0,75 mm. Tiene dos dispositivos, uno que da la carga aplicada y un sensor que para el ensayo cuando la penetración es de 0,0018Ó.

* Dureza BRINELL

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