Introducción al ensayo de tracción

Introducción al ensayo de tracción Para medir las propiedades de tracción de un acero se requiere que se estire la probeta a una velocidad fija y se mida constantemente el alargamiento a medida que se incrementa la fuerza o carga aplicada.  A partir de los datos de carga-alargamiento se puede calcular la tensión y la deformación de la siguiente manera: Tensión = arga ! "rea original de la probeta #eformación = $ongitud ! $ongitud original de la probeta %&isten diversos tipos de m'quinas que son utilizadas para llevar a cabo ensayos de tracción. $as mismas van desde equipos livianos para ensayos de banco a m'quinas industriales de gran escala. $as caracter(sticas de la m'quina influyen en los resultados que se determinan. Por ejemplo) una m'quina de banco peque*a no es adecuada para mediciones precisas de propiedades) pero ser' lo suficientemente adecuada para proporcionar una comparación b'sica entre diferentes materiales. %l módulo el'stico del marco de ensayo en s( debe ser considerado. σ = Fuerza aplicada / Área Antes del límite de fluencia:

σ = Eε donde ε = deformación de la probeta, y

E = Módulo de Young

$a deformación es determinada midiendo el cambio de la longitud y!o el cambio del 'rea de sección transversal de la probeta) a medida que se aplica la carga. Para medir este cambio en la longitud calibrada es una pr'ctica com+n no intentar medir el cambio de longitud de la parte paralela de la probeta) sino marcar una porción de la misma) ya sea con trazos o con peque*as marcas de punzón. ,ormalmente se acen  o / marcas de longitud calibrada para asegurar que el punto de fractura ocurra entre por lo menos dos de ellas. Para poder realizar determinaciones precisas de la deformación el'stica y particularmente del cambio de deformación el'stica a pl'stica en el l(mite de fluencia) es una pr'ctica com+n magnificar la etapa inicial del ensayo de tracción seleccionando un factor de magnificación para visualizar carga!alargamiento y tensión!deformación. 0eneralmente) factores de magnificación entre 12 y 122 son adecuados. 3i se traza una l(nea recta desde el origen a lo largo de la parte inicial de la curva tensión!deformación) comportamiento oo4eano o el'stico) podr' encontrar un punto en el cual la l(nea se desv(a) lo que corresponde a la deformación pl'stica. %ste punto podr(a ser considerado como el l(mite de fluencia o) m's correctamente) el comienzo de la deformación pl'stica) pero dónde esto ocurre depende del factor de magnificación que usted utilice. $a preparación de la probeta) particularmente el acabado superficial) puede influir tanto en la tensión de fluencia superior como en la inferior. $a calidad del acabado superficial puede tambi5n afectar el l(mite el'stico convencional 2.67) pero generalmente este porcentaje es menor. %sto resulta as( porque una rayadura en una superficie peque*a act+a como un concentrador local de tensiones y una fluencia localizada ocurre en la base de la fisura8 este efecto es m's pronunciado en los aceros de muy bajo l(mite de fluencia. %n principio) se podr(a deformar la probeta a cualquier velocidad) pero e&isten fenómenos metal+rgicos que limitan los rangos de velocidades que pueden ser utilizados en la pr'ctica.

%n general) la velocidad de deformación utilizada en un ensayo de tracción se ubica entre los l(mites 1296 y 129/ min91para evitar posibles efectos de envejecimiento por deformación a velocidades de deformación m's lentas y el sobrecalentamiento a velocidades mayores. Teniendo en cuenta que el l(mite de fluencia es definido como la tensión alcanzada a una peque*a deformación dada) entonces es importante que la velocidad de deformación para la fluencia general de la probeta se encuentre bien definida y controlada. $a tensión de fluencia aumenta con la velocidad de deformación) pero a temperatura ambiente el efecto es bastante bajo. 3in embargo) esta sensibilidad a la velocidad de deformación aumenta con la temperatura de ensayo. %n aceros de bajo carbono puede aparecer un l(mite pronunciado de fluencia a velocidades altas) mientras que el mismo no es evidente a velocidades de deformación bajas. asta aqu( emos utilizado una definición de deformación tomando como referencia la longitud calibrada inicial. %sta definición es conocida como deformación ingenieril y la tensión correspondiente es conocida como tensión ingenieril. Para la mayor(a de las aplicaciones esto es suficiente pero la velocidad de incremento de la tensión) a medida que aumenta la deformación) es una medida de la manera en que la deformación pl'stica aumenta la resistencia a la fluencia. Para algunas aplicaciones esta propiedad) conocida como endurecimiento por deformación) es muy importante. $a tensión verdadera es determinada dividiendo la fuerza en cualquier punto espec(fico del ensayo por el 'rea de la probeta en el mismo momento) no por el 'rea original) como en la determinación de la tensión ingenieril. $a deformación verdadera es definida como el cambio en la longitud con relación a la longitud instant'nea m's que a la longitud calibrada original. $a tensión es definida como carga) ;) por 'rea unitaria) A <=;!A pero para cualquier deformación arbitraria el 'rea de sección transversal se reducir' ya que el volumen de la probeta se mantiene igual o:  A2l2 = Al Por lo tanto: < = ;l ! A2l2 = ;>l ? l2@ ! A2l2 pero ;!A2 es la definición de tensión ingenieril) por consiguiente: Tensión verdadera = < 1 ? @ donde  = deformación ingenieril $a deformación verdadera es definida de una manera similar  #eformación verdadera = lnl ! l2@ = lnA ! A2@ Por lo tanto: #eformación verdadera = ln1 ? @ %n alg+n punto en la región de deformación pl'stica del ensayo de tracción) la deformación se torna localizada y en este punto el 'rea de sección transversal disminuye r'pidamente comparada con la porción restante de la longitud calibrada. $a carga requerida para continuar deformando la probeta por consiguiente se reduce. %sto se conoce como estricción y la fractura ocurre pronto. 3i la probeta es descargada a una tensión cercana a la BT3 tensión m'&ima de tracción@ entonces no se observar' ning+n incremento mayor en la tensión y la probeta comenzar' a fracturarse cuando es recargada cerca de la BT3.

%sto sugiere que se generan fallas en la probeta a medida que la deformación pl'stica progresa ya que la probeta se torna m's d5bil.  A su vez) esto est' relacionado al fenómeno de estricción donde e&iste una reducción de tensión a medida que la sección transversal de la probeta disminuye y la deformación pl'stica se incrementa m's all' de la BT3. Por lo tanto podr(amos construir una curva tensión!deformación verdadera para toda la curva de tensión-deformación) corrigiendo la tensión ingenieril por reducción de 'rea de sección transversal y as( convertir la deformación en verdadera en la región con estricción) por ejemplo) midiendo la disminución en el di'metro de la región de estricción. Pr'cticamente) esto es muy dif(cil de llevar a cabo ya que el punto en el que la probeta comenzar' la estricción no puede ser pronosticado.