Ensayos mecnicosSirven para estudiar propiedades mecnicas de los
materiales, como: Ductilidad: que se puede moldear con facilidad.
Grado de deformacin plstica que soporta sin romperse. Tenacidad:
energa que absorbe el material antes de romperse. Capacidad para
resistir cierto impacto sin ser fracturado (ingenieril)
Resistencia: capacidad de soportar los esfuerzos sin romperse ni
adquirir deformaciones permanentes. Fragilidad: propiedad de los
metales que se rompen por efecto de un choque sin experimentar
ninguna deformacin previa. Resiliencia: energa por unidad de
volumen que puede ser recuperada por un cuerpo deformado cuando
cesa el esfuerzo que causa la deformacin.
1) TraccinEnsayo destructivo. Mide la resistencia. Al ejercer
una fuerza de traccin (aplicando cargas), los tomos se van
desplazando de sus posiciones de equilibrio, y el material se
deforma; cuando libero la carga, lo que ocurra depender del lmite
de elasticidad o esfuerzo cizallante crtico (0,2%): si no lo
alcanzo, los tomos volvern a su posicin inicial, pues slo se
alejaron de su posicin equilibrio, aumentando las distancias
interatmicas (deformacin elstica). Los alargamientos son
proporcionales a las tensiones que sufre el material. En cambio, si
supero esa posicin final, el material comienza a deformarse de
manera permanente, pues los planos atmicos se desplazan (deformacin
plstica) adquiriendo nuevos primeros vecinos y nuevas distancias de
equilibrio. La tensin o esfuerzo a la que se somete el material est
dada por s=F/A0 La deformacin longitudinal/nominal: elong= Dl/l0
(l0 tomada entre marcas de calibracin)Ambos clculos son de uso en
ingeniera, esto es, se considera que el A de la secc transversal no
se modifica durante el ensayo
Coeficiente de Poisson: mientras la seccin transversal se va
achicando, el material se alarga respecto del eje z.Por uniformidad
el material, x e y sufren la misma deformacin. El valor suele estar
entre 0,25 y 0,4
Mdulo de elasticidad o de Young (E=s/e): mide la resistencia a
la deformacin ELSTICA. Se relaciona con las fuerzas de enlace;
mientras ms fuerte sea el enlace, ms rgido ser el material, y
soportar mayores cargas antes de pasar al campo plstico; menos
deformacin mayor E. Cuando aplico una carga varan las distancias de
equilibrio, que dependen justamente del tipo de enlace (fuerte vs
dbil). Es la pendiente de la curva en el campo elstico. Ley de
Hook: relacin lineal entre las tensiones aplicadas y las
deformaciones
Curva tensin-deformacin para ensayo de traccin de algn material
(no tiene en cuenta las deformaciones en la secc transversal)Cuando
descargo la probeta las posiciones vuelven en trayectoria paralela
al recuperarse las distancias de equilibrio (recuperacin elstica).
Es la misma pendiente porque sigue siendo el mismo tipo de enlace
(mismo E)Cuando est actuando la fuerza de traccin en el campo
plstico, la deformacin total producida es la suma de las
deformaciones elstica y plstica. Cuando se libera la carga, la
deformacin elstica desaparece, y lo que se mide es la plstica. El
ensayo se realiza con una prensa hidrulica. La probeta se sostiene
entre dos mordazas, una fija y otra mvil, y se va aplicando la
carga. De la grfica obtenida se deducen las propiedades mecnicas
del metal: E Lmite de fluencia (convencional a 0,2% de e)
Resistencia mxima a la tensin Alargamiento % Estriccin % (reduccin
del A en la fractura)La probeta se va alargando uniformemente. Con
la carga mxima o de traccin comienza la estriccin en la probeta
hasta la ruptura. Luego de comenzada la estriccin, se requiere
menos fuerza para continuar la deformacin: el s0,2% disminuye
mientras que la deformacin aumenta, llegando al smx (en ese momento
sreal>s0,2%)Etapa de alargamientos repartidos: cuando la
disminucin del A transversal es uniformeE.a. localizados: al
superar la carga cierto valor, el alargamiento se localiza en una
zona en gral prxima al centro de la probeta, donde se produce en
encuellamiento hasta la ruptura. Lmite de fluencia: se usa en la
prctica como lmite elstico entre los campos. En la zona de fluencia
el material fluye, es decir, a poco aumento de carga (es +- cte)
hay mucha deformacin. Mxima tensin que soporta el sistema sin que
las deformaciones permanentes superen el 0,2% de l0
e=(lf-l0)/l0=(l0+0,002.l0-l0)/l0=0,002 Cuando la curva
tensin-deformacin no presenta un quiebre brusco (no se aprecia
marcadamente en la grfica), se usa el lim de fluencia convencional,
con un valor del 0,2% de la deformacin. Esto quiere decir que el
s0,2% se calcula grficamente.Nota: los clculos nunca se realizan
con el stracc (resistencia a la traccin) sino con el de fluencia,
pues el primero slo sirve para saber si el material presenta
defectos, en el caso de alcanzar antes ese punto (valores
inferiores a los tabulados)
La curva T-D alcanza el valor mximo: Materiales dctiles: en el
punto de resistencia a la traccin (stracc). Hay una gran reduccin
de rea (rotura de copa y cono) Frgiles: en el punto de rotura. Poca
deformacin plstica la rotura se produce a 90. Muy frgiles: en el
lmite de fluencia (coincide con srot)Con mayor temperatura, el
lmite de fluencia, el E y stracc disminuyen, aumentando la
ductilidad del material
2) Dureza Prop de un material de rayar a otro, sin ser rayado
por l; escala de dureza Mohs (piedras naturales, mat puro): Talco
(1) ---> Diamante (10)Para aleaciones, es la resistencia del
material a sufrir una deformacin permanente cuando se aplica una
fuerza (resistencia a dejarse deformar por otro cuerpo). Se
relaciona con la resistencia a la traccin y el lim elstico, y con
la resistencia al desgaste. El ensayo no llega a destruir el
material. Hay distintos mtodos; se realizan siempre a T ambiente
(condiciones normalizadas), y se miden forzando la identacin de un
penetrador (siempre ms duro) en la superficie del material a
ensayar. Se ejerce una presin tal que produzca una deformacin
plstica, cuya magnitud determina un ndice de dureza. Los mtodos se
diferencian entre s por: Forma de aplicar la carga De medir la
huella Del penetrador (y tipo) Tiempo de carga Material a
ensayarPara aceros:
D (mm)P (kg)
103000
5750
2,5107,5
Mtodo Brinell Mido: dimetro de la huella del Penetrador: esfera
de acero duro - limitacin en cuanto a la dureza que puedo calcular
(
