Ensayo de Tracción

Consiste en someter una probeta cilíndrica o prismática de dimensiones normalizadas a una fuerza normal de tracción que crece con el tiempo de una forma lenta y continua, para que no influya en el ensayo, que finaliza con la rotura de la misma. Durante el ensayo se mide el alargamiento. Para que el resultado del ensayo dependa lo menos posible de las dimensiones de la probeta se utiliza la gráfica tensión-deformación: Tensión (fórmula), deformación o alargamiento unitario (fórmula).

Gráfica: se aprecian dos zonas:

Zona Elástica

La deformación no es permanente, si se detiene el ensayo la probeta vuelve a su longitud inicial. Dentro hay dos partes:

• Zona proporcional: existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación.
• Zona no proporcional: deformaciones no permanentes, si se detiene el ensayo la probeta vuelve a su longitud inicial.

Zona Plástica

Alargamientos permanentes, si se detiene el ensayo la probeta recupera la deformación elástica, persistiendo al final una deformación plástica. Si se reinicia el ensayo la zona elástica se hace mayor. Con esto se consigue un endurecimiento por deformación. Dentro hay dos partes:

• Zona de deformación plástica uniforme: la fuerza máxima dividida entre la sección inicial de la probeta determina la resistencia a la tracción.
• Zona de estricción: la deformación se localiza en una zona de la probeta, la tensión disminuye y la probeta termina por romperse.

Resultados del Ensayo

• Límite de proporcionalidad: tensión a partir de la cual las deformaciones dejan de ser proporcionales.
• Límite de elasticidad: tensión a partir de la cual las deformaciones dejan de ser elásticas.
• Límite de deformación permanente: máxima tensión que soporta la probeta, a partir de ella la probeta es inservible.
• Límite de pérdida de proporcionalidad: es la tensión que provoca un alargamiento no proporcional del 0.2%.
• E: relación entre la tensión y la deformación en la zona proporcional.
• Resistencia a la tracción: máxima tensión que soporta la probeta.
• Resistencia a la rotura: tensión en el momento de la rotura, sin utilidad.
• Alargamiento de rotura: mayor alargamiento plástico de la probeta (fórmula).
• Estricción de rotura: disminución de sección después de la rotura (fórmula).
• Trabajo de deformación: el área bajo la curva fuerza-alargamiento representa el trabajo que es necesario desarrollar para conseguir la rotura de la probeta. También representa la capacidad que tiene el material para absorber trabajo.

Curva de Tracción Verdadera

σ=F/So, para la deformación sufrida ε=ΔL/Lo

Tensión Máxima de Trabajo

Se calcula mayorando las fuerzas a las que se puede encontrar sometida la pieza o minorando la resistencia del material.

Máquinas de Tracción

Las máquinas constan de un productor de carga y un medidor de las cargas y desplazamientos registrados. Son de tipo mecánico o neumático. Pueden funcionar electrónicamente.

Ensayo de Dureza

La dureza es la resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado por una pieza de otro material diferente.

Ensayo de Dureza al Rayado: Escala de Mohs

Se compara el material que se pretende analizar con 10 minerales tomados como patrones, numerados del 1 al 10 en orden creciente de dureza, talco 1, yeso 2, corindón 9, diamante 10.

Dureza Martens: se emplea un cono de diamante con el que se raya la superficie del material cuya dureza se quiere medir.

Ensayos de Dureza a la Penetración

Se mide la resistencia que ofrece un material a ser penetrado por un penetrador empujado con una fuerza controlada y durante un tiempo fijo contra la superficie del material cuya dureza se quiere determinar.

• Ensayo Brinell: el penetrador es una esfera de acero templado, su diámetro oscila entre 1 y 10 mm, HB=F/S.
• Ensayo Vickers: se utiliza como penetrador un diamante piramidal con base cuadrada, HV=F/S.
• Ensayo Rockwell: rapidez de medida y pequeño tamaño de las huellas que ocasiona, su exactitud es menor. Se mide la profundidad de la huella. Para materiales blandos se utiliza un penetrador de acero de forma esférica obteniéndose la escala Rockwell B. Para materiales duros se emplea un cono de diamante obteniéndose la escala Rockwell C. Pasos: se aplica una precarga de 10 kp (h1). A continuación se aplica una carga de 90 kp para B y 140 kp para C (h2). Se reduce la carga hasta 10 kp (h3).

Ensayos de Resistencia al Impacto

La tenacidad es la capacidad que tiene un material para almacenar energía en forma de deformación plástica antes de romperse.

• Ensayo de tracción por choque: la velocidad de aplicación de la fuerza es alta. El área comprendida entre la curva de esfuerzos y el eje de abscisas representa el trabajo necesario para romper a tracción el material, y este trabajo dividido por el volumen de la probeta utilizada en el ensayo proporciona una medida de su tenacidad al impacto.
• Ensayo de flexión por choque: ensayo de resiliencia (Charpy). Un material tenaz experimenta una gran deformación plástica antes de romper, absorberá una parte importante de la energía del péndulo y tendrá una alta resiliencia. En muchos metales existe un intervalo de temperatura, conocido como zona de transición, que al disminuir la temperatura se produce una disminución considerable de la resiliencia.

Ensayo de Fatiga

Situación en la que se encuentran algunas piezas sometidas a cargas cíclicas cuya intensidad posee un valor inferior al crítico de rotura del material. Los ciclos de carga pueden ser diferentes, los datos que más interesan son amplitud de ciclo y tensión media. Dos tipos: fatiga en elementos sin defectos y fatiga en elementos con defectos. Cuando una pieza se encuentra sometida a un proceso de fatiga, las grietas de pequeñas dimensiones en el material van aumentando de tamaño hasta que llega un momento en que se produce la rotura.

Ensayos Tecnológicos

Pretenden determinar si el material es o no útil para un determinado propósito.

• Ensayos tecnológicos en barras: ensayo de flexión y plegado, recalcado, maleabilidad, mandrilado.
• Ensayos tecnológicos en chapas: ensayo de flexión alternativa, embutición.
• Ensayos tecnológicos en tubos: ensayo de ensanchamiento, aplastamiento, estanqueidad, recanteado.
• Ensayos tecnológicos en alambres: ensayo de flexión alternativa, retorcido.

Ensayos No Destructivos

Pruebas de control de defectos realizados a productos. Métodos: ensayos macroscópicos, ópticos, magnéticos, eléctricos, con ultrasonidos, con rayos X y gamma.