3.8. Medidores de torsión. Se dice que una barra esta en torsión cuando esta rígidamente sujeta en uno de sus extremos y torcida en el otro extremos y torcida en el otro extremo por un par mecánico o torque (t(=fd)) aplicar en un plano perpendicular al eje de la barra.
EFECTOS DE LA TORSION Los efectos de la carga torsional aplicados a una barra son: 1.-Impartir un desplazamiento angular en la sección transversal de un extremo con respecto al otro. 2.- Registrar un esfuerzo cortante sobre cualquier sección transversal de la barra perpendicular a su eje.
MOMENTO DE TORSION Ocasionalmente un número de pares actúan a lo largo de un eje. En este caso es conveniente introducir una nueva cantidad. El momento de torsión para cualquier sección a lo largo de la barra se define como la suma algebraica de los momentos de los pares aplicados que yacen a un lado de la sección en cuestión. La elección del lado siempre es arbitraria.
FRENO DE PRONY Para medir el momento de torsión y la disipación de potencial se ha usado el Freno de prony (GCFM Riche, barón de prony [1755-1839]) . Este se muestra en la figura 15.6 . El par o momento de torsión ejercida en el freno del prony lo da la formula T= LL y la potencial era P=2ΠTN.
3.9. Medidores de esfuerzos mecánicos. Hay distintas clases de fuerzas o ¨esfuerzo que se representa al tratar las propiedades mecánicas de los materiales .En general, se define el esfuerzo como una fuerza que actúa sobre el área unitaria en la que se aplica .en la figura 6-3(a) se ilustra los esfuerzos de tensión, comprensión ,corte, flexión .La deformación unitaria se define como el cambio de dimensión por unidad de longitud .El esfuerzo se suele expresar en Pa (pascales)o en psi(libras por pulgadas cuadradas, por su siglas en ingles ). La deformación unitaria no tiene dimensiones y con frecuencia se expresa en pulg/pulg o en cm/cm. Al describir el esfuerzo y al deformación unitaria, es útil imaginar que el esfuerzo es la causa y la deformación unitaria es el efecto .normalmente, los esfuerzos de tensión y de corte se presenta con los símbolos δ y Τ, respectivamente .Las deformaciones de tensión y de corte se representa con los símbolos £ y у, respectivamente .En muchas aplicaciones sujetas a cargas dinámicas ,intervienen esfuerzos d tensión o de compresión .Los esfuerzos cortantes o de cizallamiento, suelen encontrar en el procesamiento de materiales en técnicas como la extrusión de polímeros. Tambiwn se encuentran en aplicaciones estructurales .0bservese que aun esfuerzo tensil simple, aplicado en una dirección, causa un esfuerzo cortante en componentes con otras direcciones (parecidos al caso descrito en la ley se schmid. La deformación (unitaria) elástica se define como una deformación restaurarle debido a un esfuerzo aplicado .La deformación es la ¨elástica¨ si se desarrolla en forma instantánea; es decir, se presenta tan pronto como se aplica la fuerza, permanece mientras se aplica el esfuerzo y desaparece tan pronto como se retira la fuerza .Un material sujeto a una deformación elástica no muestra de formación permanente; es decir, regresa a su forma original cuando se retira la fuerza o el esfuerzo. Imagínate que resorte metálico rígido se estira una cantidad pequeña y entonces se suelta. Si regresa con rapidez a sus dimensiones originales a deformación que se produjo en el resorte era elástica. En muchos materiales, el esfuerzo y la deformación elástico siguen una ley lineal. La pendiente w en la porción lineal de la curva esfuerzo y la contra deformación unitaria a tensión define al modulo de Young o modulo de elasticidad (E) de un material [fig.6-3(b). Las
unidades de E se miden en pascales (pa) o en libras por pulgadas cuadrada (psi), las mismas que las del esfuerzo .En los elastómeros se observa deformaciones elásticas grandes, como en el hule natural o las siliconas, donde la relación entre esfuerzo y deformación elásticos no es lineal. En ellos, los enormes deformación elásticas se explica por el enredado y desenredado de moléculas semejante a resortes (capítulos 15).Al manejar esos materiales, se usa la pendiente de la tangente en cualquier valor determinado del esfuerzo o de la deformación, y se le considera como una cantidad variable que reemplaza al modulo de Young.[6-3(b)]. El inverso del modulo de Young se llama flexibilidad (o capacidad elástica de deformación) del material. De forma parecida, se define al modulo de elasticidad cortante (G) como la pendiente de la parte lineal de la curva de esfuerzo cortante contra deformación cortante. La deformación permanente en un material se llama deformación plástica .En este caso, cuando se quita el esfuerzo, el material no regresa a su forma original. La abolladura en un auto es deformación plástica. Observa que aquí la palabra ¨plástica ¨ no indica deformación. En un material plástico o polímero, sino más bien una clase deformación en cualquier material. La rapidez con que se desarrolla la deformación en un material se define como velocidad de deformación (€ o ỳ, respectivamente, para la velocidad de formación por tensión y por cortantes). Un material viscosos es un en cual se desarrolla la deformación durante ciertos tiempo, y el material no regresa a su forma original al quitar el esfuerzo. El desarrollo de la deformación toma tiempo, y no está en fase con el esfuerzo aplicado (es decir, la deformación es plástica). Un material visco elástico(o inelástico) puede concebirse como uno cuya respuesta es intermedia entre la de un material elástico. En un material visco elástico, el desarrollo de una deformación permanente se parece a un material viscoso .sin embargo, a diferencia de un material viscoso, cuando se quita el esfuerzo aplicado, parte de la deformación desaparece después de cierto tiempo. Una descripción cualitativa del desarrollo de la deformación en función del tiempo, e relación con una fuerza aplicada en los materiales elásticos, viscosos y visco elástico. En los materiales visco elástico mantenidos bajo deformación constante, al pasar el tiempo, la magnitud del esfuerzo disminuye. Al tratar materiales fundidos,
líquidos y dispersiones, como pinturas o geles, se requieren una descripción de la resistencia al flujo o corrimiento bajo la acción de un esfuerzo aplicado y la velocidad de deformación cortante es lineal el material newtoniano.
3.10. Medidores de fuerza. Otra propiedad mecánica que puede ser sumamente importante considerar es la dureza ,la cual es una medida de la resistencia de un material ala de formación plástica localizada (por ejemplo, una pequeña abolladura o ralladura ). Los primeros ensayos de dureza se basaban en el comportamiento de los minerales junto con una escala construida según la capacidad de un material para rayar a otro más blando. Un método cualitativo de ordenar de forma arbitraria la dureza es ampliamente conocido y se denomina escala de Mohs la cual va desde 1 en el extremo blando para el talco hasta 10 para el diamante. A lo largo de los años se han ido desarrollando técnicas cuantitativas de dureza que se basaban en un pequeño penetrador que es forzado sobre una superficie del material a ensayar en condiciones controladas de carga y velocidad de aplicación de la carga. En estos ensayos se miden la profundidad o tamaño de la huella resultante, lo cual se relaciona con un número de dureza; cuanto más blando es el material, mayor y más profunda es la huella, y menor es el número de dureza. Las dureza medidas tienen solamente un significado relativo (y no absoluto), y es necesario tener precaución al comparar dureza obtenidas por técnicas distintas
Ensayos de dureza Rockwell El ensayo de dureza de Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar acabo y no requiere conocimientos especiales. Se puede utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargar, lo cual permite ensayar virtualmente cualquier metal desde el más duro al más blando. Los penetradores son bolas esféricas de acero endurecido que tienen diámetros de 1/16,1/6,1/4y1/”pulg.(1,588,3,175,6,350y12,70mm)y un penetrador cónico de diamante (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros. Con este sistema ,se determina un numero de dureza a partir de la diferencia de profundidad de penetración que resulta al aplicar
primero una carga inicial pequeña y después una carga mayor ;la utilización de la carga pequeña aumenta una exactitud de la medida. Basándose en la magnitud de las cargas mayores y menores, existen dos tipos de ensayo: Rockwell y Rockwell superficial .En el ensayo de Rockwell ,la carga de menor es de 10kg, mientras las cargas mayores son 60,100y150kg.cada escala está representada por una letra del alfabeto ;en las tablas 6.4y 6.5ª se indican varias de
Tabla 6.5ª Escala de dureza Rockwell
Tabla 6.5b Escala de dureza Rockwell superficial
Esta escala junto con los penetradores y cargas correspondiente. Para ensayos superficiales, la carga menor es de 3kg, mientras que el valor de la carga mayor puede ser 15,30 o 45kg.esta escala se identifica mediante un numero (15.30 o 45 según la carga) y una letra (N, T, W, o Y, según el penetrador).Los ensayos superficiales se realizan frecuentemente en probetas delgadas. La tabla 6.5b presenta varias escalas de dureza superficiales.
Cuando se especifican dureza Rockwell y superficiales, debe indicarse, además del numero de dureza, el símbolo de la escala utilizada .la escala se designa por el símbolo HR seguido por una identificación de la escala ,por ejemplo,80HRB representa una dureza Rockwell de 80 en la escala B,y60 HR30W indica una dureza superficial de 60 en las escalas 30W. Para cada escala las durezas pueden llegar a valores de 130; sin embargo a medida que la dureza alcanza valores superiores a 100 o inferiores a 20 en cualquier escala, estos son pocos exactos; debido a que las escalas se solapan en esta situación es mejor utilizar la escala vecina más dura o vecina más blanda respectivamente. También se producen inexactitudes si la muestra es demasiado delgada, si la huella se realiza demasiado cerca de un borde, o bien si dos huellas están demasiado próximas. El espesor de la probeta debe ser por lo menos alrededor de 10 veces la profundidad de la huella, también debe haber un espacio de tres diámetros de huella entre el centro de una huella y el borde de la probeta, o bien con el centro de la otra indentacion. Además los ensayos de probeta apiladas una sobre otra no es recomendable. La exactitud también depende de si la dureza se toma sobre una superficie perfectamente lisa. Los equipos modernos para la medida de la dureza Rockwell, esta automatizados y son de muy fácil utilización; la dureza es medida directamente, y cada medida requiere únicamente unos pocos segundos. Los equipos modernos de ensayo también permiten la variación del tiempo de aplicación de la carga .Esta variable debe ser considerada al interpretar los resultados de los ensayos de dureza.
Ensayo de dureza de Brinell En los ensayo de dureza de brinell. Así como en la dureza de Rockwell, se fuerza un penetrador duro esférico en la superficie del metal a ensayar. El diámetro del penetrador de acero endurecido (o bien de carburo de tungsleno) es de 10,00mm (0,394pulg). Las cargas normalizadas están comprendidas entre 500y 3000kg en incremento de 500kg: durante un ensayo, la carga se mantiene constante durante un tiempo especificado (entre 10 y 30s). Los materiales más duros requieren cargas mayores. El numero de dureza brinell. HB, es una función de tanto la magnitud de la carga como del diámetro de la huella resultante (véase la tabla 6.4). Este
diámetro se mide con una lupa de pocos aumentos, que tienen una escala graduada en el ocular. El diámetro medido entonces convertido a un numero HB aproximado usando una tabla; en esta técnica solamente se utiliza una escala. Los requerimientos de espesor de la muestra, de posición de la huella (relativa a los bordes de la muestra) y de separación mínima entre huellas son los mismos que en los ensayos Rockwell. Además, se necesita una huella bien definida, lo cual exige que la superficie sobre la cual se realiza la huella sea perfecta lisa.
Ensayo de micro dureza vickers y knoop Otra dos técnicas de ensayo son la dureza knoop y la dureza vickers (también a veces denominas pirámide). En estos ensayos, un penetrador de diamante muy pequeño y de geometría piramidal es forzado en la superficie de la muestra. Las cargas aplicadas mucho menores que en las técnicas Brinell y Rockwell , están comprendidas entre 1y 1000g. La marca resultante se observa al microscopio y se mide; esta medida entonces convertidas en números de dureza (tabla 6.4) es necesario que la superficie de la muestra haya sido preparada cuidadosamente (mediante desbaste y pulido) para poder asegurarse una huella que pueda ser medida con exactitud. Las durezas knoop y vickers se designan por Hk y HV, respectivamente, y las escalas de dureza para ambas técnicas son aproximadamente equivalente. Las técnicas knoop y vickers se consideran ensayos de micro dureza debido A la magnitud de la carga y al tamaño del indentador. Ambas son muy convenientes para la medida de dureza de pequeñas regiones seleccionadas en la superficie de la muestra; además ambas técnicas knoop y vickers son utilizadas para el ensayo de materiales frágiles, tales como las cerámicas.
3.11. Instrumentos de medición por coordenadas (x, y, z).
DOMINIO DE LA NORMALIZACIÓN. (EJE X) En este eje se encuentran las actividades económicas de una región como por ejemplo: ciencia, educación, medicina, metalurgia, agricultura, industria alimentaria, fruticultura, etc. Un objeto de normalización puede permanecer a más de un dominio.
ASPECTOS DE LA NORMALIZACIÓN. (EJE y) Es un grupo de exigencias semejantes o conexas. La norma de un objeto puede referirse a un solo aspecto, o bien contemplar varios aspectos, como es el caso general de normas de producto
NIVELES DE NORMALIZACIÓN. (EJE Z) Cada nivel está definido por el grupo de personas que utilizan la norma; como por ejemplo: empresas, asociación, nación, y grupo de naciones. Las normas de la empresa son la base para cada campo y ciclo de control en las actividades de una empresa.
