ENSAYOS DE MATERIALES

ENSAYOS DE MATERIALES

Introducción

Introducción

Para poder explicar sobre que tratan los ensayos destructivos y no destructivos de materiales primero daremos una referencia de ensayo y fallas en materiales:

Se define ensayo como un proceso experimental, que por la investigación de una pequeña muestra del material -a la cual llamamos probeta- se puede hacer una estimación de la calidad del conjunto.

La falla es el daño de una pieza que no le permite continuar en servicio, causando la sustitución prematura de los componentes. Refiriéndonos a prematuro por la sustitución de la pieza antes de haber alcanzado su vida útil especificada en el diseño

La falla de los materiales pueden producirse por defectos de fabricación, errores de operación o inadecuada selección de materiales.

Por lo cual sometiendo a ensayos los materiales a utilizar verificaremos que sean apropiados para el uso y las condiciones bajo las cuales se los emplearan.

Definiremos los ensayos

Los Ensayos Destructivos tratan de averiguar el comportamiento del material frente a requerimientos de tipo físico, por ejemplo: desgaste por rozamiento, dureza, esfuerzos de tracción, de compresión, etc. Es decir, la capacidad e soportar esfuerzos físicos.

Los Ensayos No Destructivos en cambio intentan conocer la estructura interna del material, a partir de ellos, se obtienen datos relacionados con la resistencia de este frente a los agentes químicos, la dilatación, la densidad; la conductividad eléctrica, térmica, magnética, etc.

En la actualidad los ensayos de materiales han incrementado su campo de aplicación a un ritmo desmesurado. Debido a la demanda de la industria para poder certificar la calidad de sus productos y de es te modo poder normalizarlos.

Es un tema de suma importancia ya que la mayoría de los productos de nuestra vida cotidiana antes de salir al mercado son analizados bajo rigurosas pruebas que demuestran su calidad.

Cada tipo de ensayo se realiza por medio de una norma que lo regula, para su correcta realización y homogeneidad de la información obtenida del mismo.

A continuación se dará a entender de manera más específica la función particular de cada ensayo con sus respectivas aplicaciones. A modo de poder entender como se efectúan los mismos y para que se efectúan.

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

Que son y para que se aplican Los Ensayos Destructivos:

Gracias a la definición de ensayo y falla podremos establecer que los procedimientos de Ensayos Destructivos de los Materiales se utilizan para averiguar el comportamiento del material frente a requerimientos de tipo físico, por ejemplo: desgaste por rozamiento, dureza, esfuerzos de tracción, de compresión, etc.

Es decir que estos procedimientos se utilizaran para tener una idea mas completas sobre las propiedades de un material para decidir de ahí anticipadamente su comportamiento cuando esté sometido a las cargas de funcionamiento y a las influencias exteriores.

Se los denomina ensayos destructivos ya que se produce una deformación sobre la muestra en cuestión que la deja inutilizable para otro ensayo.

Clasificación de los métodos de ED

Podemos establecer distintas clasificaciones de los métodos de ED según sus esfuerzos y según la carga aplicada

A) Según sus esfuerzos

Esfuerzos normales

Son producidos por cargas que tienden a trasladar a las secciones transversales en un determinado sentido

Tracción y compresión: se obtiene cuando las fuerzas exteriores, de igual magnitud, dirección y sentido contrario, tienden a estirar (tracción) o aplastar (compresión) el material según el eje en que actúan

Flexión y choque: tiene lugar cuando se producen pares de fuerzas perpendiculares al eje, que provocan el giro de las secciones transversales con respecto a las inmediatas

Esfuerzos tangenciales

Son generados por pares de cargas, que actúan en el plano de las secciones transversales y tienden a producir sus giros o desplazamientos.

Torsión y fatiga: se originan por efecto de pares que actúan sobre las secciones transversales, produciendo un giro de las miasmas en sus planos.

Corte: las fuerzas actúan normalmente al eje del cuerpo, desplazando entre si las secciones inmediatas

B) Según la carga aplicada.

Los ensayos destructivos se clasificarán en estáticos o dinámicos, según la velocidad y forma como se aplica la carga

1. Ensayos Estáticos:

a) Tracción

b) Compresión

c) Flexión

d) Torsión

e) Corte

2. Ensayos Dinámicos

a) Choque

b) Fatiga

Ensayo de tracción

Descripción del ensayo

El ensayo de tracción 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.

En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales elásticos:

• Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior.

• Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y la acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.

• Límite de proporcionalidad valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.

• Límite de fluencia o límite elástico aparente: valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.

• Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado.

• Carga de rotura o resistencia a la tracción: carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta.

• Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.

• Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.

En este tipo de ensayos se utiliza la Maquina Universal de Ensayos

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Maquina universal de ensayos

Procedimientos de ensayos y tomas de probetas

Para valorar las probetas son muy importantes las dimensiones de la pieza forjada o fundida y el lugar de donde se toma esa probeta. Las probetas siempre deben tomarse de los sitios y en las direcciones en que reina el máximo trabajo.

Durante el ensayo la probeta provista de extremos con espaldilla de apoyo es colgada en la máquina de tracción y se va alargando paulatinamente, determinándose al mismo tiempo los esfuerzos que señala la máquina. La forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luego de la ruptura se observa en el dibujo:

Probeta de cobre antes Probeta de cobre fracturada

del ensayo de tensión en el ensayo de tensión

Probeta a utilizar:

Son generalmente barras de sección regular (normalizadas), o tomarse un tramo del producto a ensayar, por ejemplo un trozo de varilla (industrial).

Sus extremidades son de mayor sección, para facilitar la fijación de la probeta a la maquina de tracción.

En las probetas se hacen dos marcas entre las cuales se mide la longitud l (puntos calibrados).

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Probeta estandarizada

Estudio de la tracción y obtención de datos.

En el ensayo se mide la deformación (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión (carga aplicada dividida por la sección de la probeta). En general, la curva tensión-deformación así obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas:

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1. Deformaciones elásticas: en esta zona las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequeña magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperaría su forma inicial. El coeficiente de proporcionalidad entre la tensión y la deformación se denomina módulo de elasticidad o de Young y es característico del material.

2. Fluencia o cedencia. Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plásticamente.

3. Deformaciones plásticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera sólo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente. Las deformaciones en esta región son más acusadas que en la zona elástica.

4. Estricción. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones

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