Ensayos mecánicos estáticos:
dureza, tensión, compresión.
Las Propiedades De Un Material Dependen
De:La estructura que presente el
material.Del proceso o procesos que haya
sufrido.De la composicion quimica.
Ensayo de Dureza
Mide la resistencia de un material a la penetración.
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.
Técnicas de Ensayo de Dureza:
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 Brinell2.- 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].
2d2D- D
2πD
P HB
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].
2dP 1.854 HV
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].
2dP 14.229 HK
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
RESISTENCIACapacidad 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.
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.
DEFORMACIÓN
Describe la relación entre el esfuerzo y la deformación y que señala las regiones elásticas y plásticas de un material dado.
CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACION
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 esfuerzo-deformación, 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.
Compresión: