Ensayos mecánicos estáticos: dureza, tensión, compresión.
Las Propiedades De Un Material Dependen De: La estructura estructura que que presente el material. Del proceso o procesos que procesos que haya sufrido. De la composicion quimica. quimica.
Las Propiedades De Un Material Dependen De: La estructura estructura que que presente el material. Del proceso o procesos que procesos que haya sufrido. De la composicion quimica. quimica.
Ensayo de Dureza Mide la resistencia de un material a la penetración.
Dureza Técnicas de Ensayo de Dureza: Es una medida de la resistencia del material a una deformación plástica localizada. (por ejemplo, por hendidura o rayadura) El valor de dureza se toma adimensionalmente.
Resistencia al Corte o Abrasión 1) Prueba de Ralladura.Friedrich Mohs : 10) Diamante 9) Zafiro 8) Topacio 7) Cuarzo 6) Feldespato 5) Apatito 4) Fluorita 3) Calcita 2) Yeso 1) Talco
Se emplea en Mineralogía.
Resistencia a la Indentación o Penetración Se realiza imprimiendo en la muestra, la que está en reposo sobre una plataforma rígida, un indentador o penetrador de geometría determinada, bajo una carga estática conocida que se aplique directamente o por medio de un sistema de palanca. Entre los ensayos frecuentes están:
1.- Dureza Brinell 2.- Dureza Rockwell 3.- Microdureza Vickers
Dureza Brinell
Penetrador.- Esfera de acero duro (acero templado) o esfera de carburo de tungsteno (WC).
D = 10, 5, 2.5, 1.125, 0.625 [mm]
Carga.- Aplicada lenta y gradualmente.
P = 249.7, …, 99.8, …, 31.2, …, 9.9, …, etc. [kg]
Medición.- d = Diámetro de la huella [mm]. P
HB πD
2
D
2 2 D d
Dureza Brinell
Con este ensayo se puede estimar un valor de resistencia a la tracción de los materiales
Para materiales ferrosos RT = 500 (HB) [lb/pulg2] RT = 3.45 (HB) [MPa] Para materiales no ferrosos RT = 300 (HB) [lb/pulg2] RT = 2.07 (HB) [MPa]
Dureza Rockwell
Penetrador.- Es por el tipo de escala.
B = Para materiales suaves. Esfera de acero de Ø = 1/16 “ C = Para materiales duros. Cono de diamante
Carga.- Aplicada lenta y gradualmente.
B = 100 [kg] C = 150 [kg] Ambos, con una aplicación de precarga de 10 [kg], para generar una superficie uniforme.
Medición.- La produndidad.
Microdureza Vickers
Penetrador.- Cono de diamante.
Carga.- Aplicada lenta y gradualmente.
P = 1000, …, 500, …, 200, …, 100, [g] [kg]
Medición.- d = Longitud de la diagonal del cuadrado de la impresión [µm] [mm]. HV 1.854 P d2
Microdureza Knoop
Penetrador.- Cono de diamante.
Carga.- Aplicada lenta y gradualmente.
P = 1000, …, 500, …, 200, …, 100, …, etc. [g] [kg]
Medición.- d = Longitud de la diagonal mayor [µm] [mm]. HK 14.229 P d2
Escalas de Dureza Tabla de Conversión para diversas escales de Dureza. Nótese los rangos limitados de muchas de las escalas. Debido a los diversos factores involucrados, las conversiones de dureza se consideran aproximadas.
Pruebas de Dureza
Ejemplos de dureza
Aplicaciones Típicas de las Pruebas de Dureza por Indentación
Ensayos tensión, compresión
PROPIEDADES Maleabilidad: Consiste en la posibilidad de transformar algunos metales en láminas delgadas sin que se rompa. Ejm: el aluminio como conservante de alimentos. Ductilidad: Propiedad que poseen ciertos metales para poder estirarse en hilos delgados o varillas.Ejm: oro, plomo.
Tenacidad: Propiedad que tienen algunos materiales de soportar sin deformarse, ni romperse los esfuerzos básicos que se les apliquen. Implica que el material tiene capacidad de absorber energía. Ejm: Azufre. Dureza: Resistencia que un material opone a la penetración o a ser rayado por otro cuerpo. Ejemplo, el diamante.
Plasticidad: Aptitud de algunos materiales sólidos de adquirir deformaciones permanentes, bajo la acción de una presión o fuerza exterior sin que se produzca una rotura. Elasticidad: capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación.
Fragilidad: Capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. La rotura frágil tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía. Rigidez: capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos
RESISTENCIA Capacidad para soportar esfuerzos aplicados sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo cierto material. La resistencia tensil: es importante para un material que va a ser extendido o va a estar bajo tensión. Las fibras necesitan tener buena resistencia tensil.
DEFORMACIÓN Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo.
Elástica o reversible: Si la deformación se recupera al retirar la carga. Plástica o irreversible: Si la deformacion persiste despues de retirar la carga.
CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACION Describe la relación entre el esfuerzo y la deformación y que señala las regiones elásticas y plásticas de un material dado.
Determinación de propiedades mecánicas a partir de la curva de tracción
TIPOS DE ENSAYOS Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones.
ESFUERZO Carga aplicada o Fuerza que intenta deformar un objeto (una probeta en un ensayo de tracción o compresión dividida por el área transversal de la probeta). Al calcular el esfuerzo de ingeniería se ignora el cambio del área transversal que se produce con aumentos y disminuciones en la carga aplicada.
Esfuerzo= fuerza/sección transversal
TIPOS DE ESFUERZO Dependiendo de la dirección y sentido relativos entre las fuerzas actuantes y la posición del cuerpo sobre el cual actúan: • Esfuerzo de tracción: Fuerza que intenta separar o estirar una muestra de prueba, tienden a alargar el cuerpo.
Esfuerzo de compresión: Fuerza que intenta aplanar o “apretar” un material, es perpendicular a la sección transversal del cuerpo, pero este esfuerzo tiende a acortar dicho cuerpo.
Esfuerzo de torsión: Tipo de esfuerzo de desplazamiento que intenta torcer un material de forma encontrada.
Esfuerzo de flexión: Cuando sobre el cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblar el cuerpo. Esto produce un alargamiento de unas fibras y un acortamiento de otras. Este tipo de esfuerzos se presentan en puentes, vigas de estructuras, perfiles que se curvan en máquinas.
ENSAYO DE TRACCIÓN Es el ensayo destructivo mas importante pues suministra información sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseño y también para verificación de especificaciones de aceptación.
MÁQUINAS DE TRACCIÓN
Montaje experimental Máquina de ensayo:
Mordaza:
LEY DE HOOKE Es el limite de proporcionalidad de la grafica. Nos indica que en la zona elástica el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación unitaria y la constante de proporcional es E.
La zona elástica: es aquella donde una vez eliminada la fuerza o carga el material regresa a sus dimensiones iniciales.
Limite elástico: Si se estira o se comprime más allá de cierta cantidad, ya no regresa a su estado original, y permanece deformado.
MÓDULO DE YOUNG El módulo de elasticidad o módulo de Young es una medida de la rigidez del material y corresponde a la pendiente E de la recta inicial de la curva esfuerzodeformación, donde se hace posible aplicar la ley de Hooke. Mientras mayor es el valor de E, mas rígido es el material y menor será la deformación elástica total.
PROBETAS Se emplean en general de formas cilíndricas, en las cuales la relación altura/diámetro se toma como una constante. El valor de esta relación tiene influencia en los resultados.
Medidas de probetas:
Probetas durante el ensayo de tracción
ENSAYO DE COMPRESIÓN Consiste en someter una probeta normalizada del material que se va a ensayar a esfuerzos progresivos y crecientes de compresión en la dirección de su eje , hasta que se rompa o hasta que ocurra el aplastamiento.
