ENSAYO TENSIÓN
Se denomina tensión a la magnitud física que representa la fuerza por unidad de área en el entorno de un punto
material sobre una superficie real o imaginaria de un medio continuo. Es decir posee unidades
físicas de presión.
PROPIEDADES OBTENIDAS EN EL ENSAYO DE LA TENSIÓN
·
Tensión mecánica, es la fuerza interna aplicada, que actúa por
unidad de superficie o área sobre
la que se aplica.
· Tensión eléctrica o voltaje, en electricidad, es el salto
de potencial eléctrico o la diferencia de potencial eléctrico
entre dos puntos de un circuito.
· Tensión superficial de un
líquido, es la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por
unidad de volumen.
ENSAYO DE FLEXIÓN
PARA MATERIALES FRÁGILES
El ensayo de flexión se basa en la aplicación
de una fuerza al centro de una barra soportada en cada extremo, para determinar
la resistencia del material hacia una carga estática o aplicada lentamente. En
muchos materiales frágiles no se puede efectuar con facilidad en ensayo de
tensión debido a la presencia de defectos de superficie.
Módulo de
elasticidad: Es una medida de
rigidez de un materia; depende de la fuerza de los enlaces inter-atómicos y de
la composición, y no depende mucho de la micro-estructura, se calcula en la
región elástica.
Resistencia
a la flexión: Esfuerzo
necesario para romper una espécimen de un ensayo de flexión.
ENSAYO DE
IMPACTO
El ensayo de impacto se lleva a cabo para
determinar el comportamiento de un material a velocidades de deformación más
elevadas. Los péndulos de impacto clásicos determinan la energía absorbida en
el impacto por una probeta estandarizada, midiendo la altura de elevación del
martillo del péndulo tras el impacto. Generalmente se aplican varios métodos de
ensayo:
- Charpy
(ISO 179-1, ASTM D 6110)
- Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508)
y 'unnotched cantilever beam impact' (ASTM D 4812)
- Ensayo
tracción por impacto (ISO 8256 y ASTM D 1822)
- Dynstat
ensayo flexión por impacto (DIN 53435)
Dentro de la norma ISO 10350-1 para valores
característicos de punto único, el método de ensayo preferido es Charpy de
acuerdo con la norma ISO 179-1. Para ello, el ensayo se realiza en probetas no
entalladas con impacto en el lado estrecho (1eU). Si la probeta no se rompe en
esta configuración, el ensayo se realizará con probetas entalladas, aunque en
este caso, los resultados no son directamente comparables. Si todavía no se
llega a la rotura de la probeta, se aplicará el método de tracción por impacto.
En el marco de las normas ASTM, el método Izod
según la ASTM D 256 es el más corriente. En este caso, se emplean siempre
probetas entalladas. Un método de aplicación menos común es el "unnotched
cantilever beam impact" descrito en la norma ASTM D 4812. Este método es
parecido al procedimiento Izod, pero con probetas no entalladas. En el caso de
que sólo se puedan producir probetas pequeñas, se puede proceder por el método
"Chip-impact", de acuerdo con la ASTM D 4508.
El procedimiento Charpy tiene una amplia gama de
aplicaciones y es el más adecuado para el ensayo de materiales que presentan
rotura por cizallamiento interlaminar o efectos de superficie. Además, el
método Charpy ofrece ventajas en los ensayos a baja temperatura, ya que los
apoyos de la probeta se encuentran más alejados de la entalladura y evitan, de
este modo, una rápida transmisión de calor a las partes críticas de la probeta.
Algunos fabricantes de automóviles alemanes emplean
para el ensayo de probetas pequeñas el método flexión por impacto Dynstat. Este
método se describe solamente en la DIN.
De acuerdo con ISO, un martillo se puede emplear en
un rango del 10 al 80% de su energía potencial nominal. ASTM permite hasta un
85%.
La diferencia principal entre ISO y ASTM reside en
la selección del tamaño del martillo. Según ISO, hay que emplear siempre el
martillo más grande posible, a pesar de que la cobertura de rangos es a veces
mínima. Esta exigencia se basa en el supuesto de que la pérdida de velocidad al
romper la probeta se tiene que mantener en un mínimo. El martillo estándar
descrito en ASTM tiene una energía potencial nominal de 2,7 julios, todas las
demás magnitudes se obtienen multiplicando por dos. En este caso, se ha de
seleccionar el martillo más pequeño del rango para el ensayo.
TENACIDAD A
LA FRACTURA
La actuación
de fuerzas axiales, F, origina el crecimiento de la grieta "a" en
primera fase de forma estable, pues aquella crece en relación con el
crecimiento de las fuerzas, y por último de forma inestable o súbita, pues la
pieza se rompe a velocidad del orden de la del sonido.
La causa del avance de la grieta es el incremento de tensiones
existente en el fondo de la grieta con relación a las tensiones nominales
inducidas por la fuerza F. Una representación de estos aumentos de tensión se
observa en la figura 2.36.
La intensidad de la tensión en el extremo de la grieta, causa
de su crecimiento, es función tanto de la tensión nominal, s, como de la dimensión de la grieta
existente, "a". Se define un parámetro indicador de la intensidad de
tensiones, denominado factor de intensidad de tensiones KIC, definido por la
expresión:
que observa el comportamiento característico
cuando se alcanzan las condiciones críticas, crecimiento inestable de la
grieta, cuando se alcanza el valor máximo ac para
una tensión aplicada de rotura, sc,
o de la invariancia de ésta, factor que denominamos como KIC o también tenacidad de fractura. En
este supuesto se cumple:
ENSAYO
DE FATIGA
Se define
que un material trabaja a fatiga cuando soporta cargas que varían cíclicamente
con el tiempo. Si en los ensayos estáticos, tracción y fluencia, podía
aproximarse que dF/dt = 0, en fatiga dF/dt ¹0 en cualquier momento del
servicio.
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A -
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La
cinética de la carga aplicada en el tiempo.
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B -
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Tipo de
tensiones engendradas en la pieza, como consecuencia de la aplicación de la
carga. Entre ellas citaremos:
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C -
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Tipo de
trabajo característico del conjunto de la pieza en la máquina. Entre ellos
citamos:
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Cargas
aplicadas, F.
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Contador
de vuelta de la probeta, n.
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Velocidad
angular, rpm.
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a)
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Elaborar probetas
cilíndricas de acero AE 275 para ensayos de fatiga de flexión rotativa, según
norma UNE 7118.
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b)
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Calcular
la carga Fi que induce tensiones axiales si en la generatriz de la probeta en
su sección de empotramiento, S, del orden de x% del límite elástico Le.
Considerar el valor obtenido en el ensayo de tracción.
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c)
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Someter
la probeta a tensiones si, mediante la carga Fi, controlando, mediante
paradas secuenciales, la iniciación de la grieta de fatiga. Registrar los
ciclos ngi que determinan la iniciación de esta grieta.
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d)
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Proseguir
el ensayo registrando, mediante paradas secuenciales, el tamaño de la grieta
y el número de ciclos nci transcurridos hasta la aparición de la
fractura total.
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e)
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Observar
las fracturas de fatiga.
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f)
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Realizar
esta secuencia para las cargas Fi que inducen tensiones de 30, 40, 50,
60 y 80% del límite elástico, Le.
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La
termofluencia es la deformacion de tipo plastico que puede sufrir un material
cuando se somete a temperatura elevada y durante largos periodos, aun cuando la
tension o esfuerzo aplicado sea menor que su coeficiente de resistencia a la
fluencia.
Se
mide la deformacion unitaria en fusion del tiempo y se grafica la curva de
termofluencia. A la hora de el ensayo los parametros en los que nos fijamos son
dos:
·
La velocidad de
fluencia transitoria
·
El tiempo de ruptura, T
El
tiempo necesario para que se presente la falta de TIEMPO DE RUPTURA. El tiempo
de ruptura se reduce a mayor esfuerzo o a mayor temperatura.
Para
que un material sea resistente a la termofluencia el primer requisito sería
tener una alta temperatura de fusión o que se trate de un material compuesto en
el que dicha propiedad se halla visto mejorado exponencialmente.
