ENSAYOS TECNOLÓGICOS

INTRODUCCIÓN

LOS ENSAYOS TECNOLÓGICOS SON AQUELLOS REALIZADOS PARA EVALUAR LA APTITUD DE UN MATERIAL EN CIERTAS CONDICIONES ESPECIALES DE SOLICITACIÓN, GENERALMENTE ADAPTADAS AL USO, DONDE EL RESULTADO OBTENIDO RESULTA EN UNA APROBACIÓN O RECHAZO DEL MATERIAL O PRODUCTO.

DENTRO DE ESTOS ENSAYOS ESTÁN LOS LLAMADOS DE “CONFORMABILIDAD” , COMO SER LOS ENSAYOS DE DOBLADO, DE EMBUTIDO DE CHAPAS METÁLICAS O LOS QUE SE EFECTÚAN SOBRE TUBOS METÁLICOS.

SE PUEDE PENSAR A VECES QUE CON ESTOS ENSAYOS ESTAMOS MIDIENDO LA DUCTILIDAD, PERO RECORDEMOS QUE ESTA PROPIEDAD SE MIDE EN EL ENSAYO ESTÁTICO A LA TRACCIÓN, DONDE SE DETERMINAN EL ALARGAMIENTO DE ROTURAY LA REDUCCIÓN DE ÁREA.

ENSAYOS DE DOBLADO

ESTOS ENSAYOS SON DERIVADOS DEL ENSAYO A FLEXIÓN Y SU OBJETIVO ES COMPROBAR EL COMPORTAMIENTO PLÁSTICO DE UN METAL, GENERALMENTE OBTENIDO POR UN PROCESOS DE LAMINACIÓN, TREFILACIÓN O EXTRUSIÓN, PARA PONER DE RELIEVE FALLAS SUPERFICIALES PREEXISTENTES, VERIFICAR ej EL.APORTE EN UNA SOLDADURA, PARA EVALUAR LA HABILIDAD DEL SOLDADOR, OCOMPROBAR LA CALIDAD DE LA ADHERENCIA DE UN RECUBRIMIENTO SUPERFICIALREALIZADO SOBRE UN METAL (POR EJEMPLO UN ZINCADO).

PARÁMETROS CORRESPONDIENTES AL ENSAYO DE DOBLADO

EL ENSAYO CONSISTE EN DEFORMAR PLÁSTICAMENTE UNA PROBETA DE SECCIÓN MACIZA MEDIANTE UNA SOLICITACIÓN ESTÁTICA DE FLEXIÓN POR MEDIO DE UN MANDRIL DE FORMA Y MEDIDAS NORMALIZADAS, HASTA ALCANZAR UN ÁNGULO DE DOBLADO PREFIJADO.

LUEGO SE OBSERVA A OJO DESNUDO LA CARA TRACCIONADA, DONDE SE VERIFICA LA PRESENCIA O NO DE FISURAS, GRIETAS O DESPRENDIMIENTOS.

LA DIFERENCIA FUNDAMENTAL CON EL ENSAYO A TRACCIÓN, RESIDE EN QUE EL ENSAYO DE DOBLADO PONE EN EVIDENCIA LAS CARACTERÍSTICASSUPERFICIALES Y MACROESTRUCTURALES DEL PRODUCTO DERIVADAS DEL PROCESO DE FABRICACIÓN,

NO MIDE LAS CARACTERÍSTICAS DE DUCTILIDAD DEL MATERIAL.

POR ESTA RAZON LA SUPERFICIE DE LA CARA DEFORMADA POR TRACCIÓN EN PROBETA SIEMPRE DEBE SER LA ORIGINAL DE LAMINACIÓN, O EN ELCASO DE ELEMENTOS SOLDADOS, LA ZONA DEL CORDÓN QUE SE QUIERA VERIFICAR (CARA O RAÍZ).

SE TRATA DE UN ENSAYO ESTÁTICO APLICABLE A PRODUCTOS DE DISTINTAS FORMAS: CHAPAS, PLANCHUELAS, BARRAS, PERFILES Y ALAMBRESOBTENIDOS POR DIVERSOS PROCESOS DE FABRICACIÓN.

LA DEFORMACIÓN DEBE REALIZARSE LENTAMENTE HASTA QUE SE LLEGUE AL ÁNGULO DE DOBLADO PREESTABLECIDO, SI ES QUE ANTES NO APARECIÓUNA FISURA O GRIETA EN LA ZONA TRACCIONADA.

LA TEORÍA DE LA FLEXIÓN SÓLO TIENE EN CUENTA LA DEFORMACIÓN LOGITUDINAL Y SUPONE QUE ÉSTA VARÍA EN LA DIRECCIÓN DEL ESPESOR DE LA PROBETA.

DE ACUERDO CON DICHA TEORÍA, LA DEFORMACIÓN AUMENTA CUANDO ELRADIO DE CURVATURA DISMINUYE Y SE CONSIDERA QUE EL EJE NEUTRO SE MANTIENE BARICÉNTRICO.

EL ALARGAMIENTO UNITARIO CONVENCIONAL Au QUE SUFRE LA SUPERFICIE TRACCIONADA SERÁ:

o

oeu a

aaA −=

SIENDO LOS ARCOS PROPORCIONALES A LOS RADIOS PARA UN DETERMINADO VALOR DE α , EL ALARGAMIENTO UNITARIO PUEDE EXPRESARSE:

DONDE ae ES LA LONGITUD DEL ARCO MEDIDO SOBRE LA SUPERFICIE TRACCIONADA.

EN LA EXPRESIÓN ANTERIOR SE OBSERVA QUE EL ALARGAMIENTO PARECE SERINDEPENDIENTE DEL ÁNGULO DE DOBLADO ALCANZADO.

SIN EMBARGO, DADA LA HETEROGENEIDAD DE LA DISTRIBUCIÓN DE LAS DEFORMACIONES, HAY QUE SOBREPASAR UN DETERMINADO ÁNGULO MÍNIMO DE DOBLADO, QUE DEPENDE DEL MÉTODO EMPLEADO Y DE LAS RELACIONES b/e y R/e , PARA QUE SEA REALMENTE INDEPENDIENTE DE α

ES POR ESTO QUE LOS ENSAYOS DEBERIAN SER REALIZADOS CON LA RELACIÓN b/e > 8 PARA ELIMINAR LOS EFECTOS GEOMÉTRICOS SOBRE LOS RESULTADOS.

Efectos de la relación b/e en la deformación por doblado

EN LA FIGURA SE MUESTRA EL EFECTO DE LA RELACIÓN b/e SOBRE EL GRADO DE DEFORMACIÓN QUE PRODUCE LA FRACTURA PARA UN METAL DETERMINADO

SEGÚN LAS CONDICIONES IMPUESTAS POR DISTINTAS NORMAS A LA DEFORMACIÓN DE LAS CARAS DE LA PROBETA, ESTOS ENSAYOS PUEDEN CLASIFICARSE ASI:

• ENSAYOS DE DOBLADO SEMIGUIADO, CUANDO SOLAMENTE SE ASEGUREEL RADIO DE CURVATURA DE LA ZONA COMPRIMIDA DE LA PROBETA.

• ENSAYOS DE DOBLADO GUIADO, CUANDO SE ASEGUREN LOS RADIOS DE CURVATURA DE LAS ZONAS TRACCIONADA Y COMPRIMIDA.

• ENSAYOS DE DOBLADO LIBRE, DONDE NO SE RESTRINGE LA DEFORMACIÓN DE NINGUNA DE LAS CARAS DE LA PROBETA

TIPOS DE ENSAYOS

DISPOSITIVO UTILIZADO EN EL ENSAYO DE DOBLADO SEMIGUIADO

SECCIÓN DE LA PROBETA RECTANGULAR DE DOBLADO.

1. ENSAYO DE DOBLADO SEMIGUIADO

ES EL ENSAYO MÁS GENERALIZADO, SE REALIZA SEGÚN LA DISPOSICIÓN INDICADA EN LA FIGURA, DONDE SE OBSERVA QUE EL MANDRIL DE DOBLADO ES UNCILINDRO DE DIÁMETRO D, Y LOS APOYOS ESTÁN REPRESENTADOS POR DOS RODILLOS GIRATORIOS Y DESPLAZABLES DE DIÁMETRO Da QUE LA NORMA ACOTA ENTRE UN MÁXIMO Y UN MÍNIMO

PARA LA REALIZACIÓN DE ESTOS ENSAYOS SE ESPECIFICAN EL ÁNGULO DE DOBLADO“α” QUE DEBERÁ MEDIRSE ENTRE UN ALA Y LA PROLONGACIÓN DE LA OTRA COMO INDICA LA FIGURA, Y EL DIÁMETRO D DEL MANDRIL DE DOBLADO, QUE GENERALMENTE ES FUNCIÓN DEL ESPESOR O DIÁMETRO DE LA PROBETA Y DEL TIPO O CALIDAD DEL MATERIAL ENSAYADO

LA DISTANCIA ENTRE LOS RODILLOS SE DETERMINA EN FUNCIÓN DEL DIÁMETRO DEL MANDRIL DE DOBLADO Y EL ESPESOR DE LA PROBETA, POR MEDIO DE LA SIGUIENTE EXPRESIÓN:

L = D + 3 e ± e/2

EN EL DISPOSITIVO DE LA FIGURA, LOS EJES DE LOS RODILLOS DE APOYO DEBERÁN SER PARALELOS ENTRE SÍ Y PARALELOS AL EJE DEL MANDRIL DE DOBLADO.

EL EJE LONGITUDINAL DE LA PROBETA DEBE SER PERPENDICULAR A LOS RODILLOS DE APOYO, PARA EVITAR SOLICITACIONES PARÁSITAS DE TORSIÓN DURANTE EL ENSAYO.

EL DIÁMETRO DE LOS RODILLOS DE APOYO PUEDE ESTAR FIJADO POR LAS NORMAS DEL PRODUCTO, PERO SU VALOR ESTÁ GENERALMENTE ENTRE 20 mm Y 50 mm, Y SIEMPRE DEBERÁN SER MÁS LARGOS QUE EL ANCHO DE LAS PROBETAS A ENSAYAR

MÉTODOS PARA ALCANZAR EL ÁNGULO DE DOBLADO DE 180°.

CUANDO EL ÁNGULO EXIGIDO SEA DE 180°, ES PROBABLE QUE POR ESTE MÉTODO NO PUEDA ALCANZARSE. SE RECURRE ENTONCES AL DOBLADO DE LA PROBETA COLOCÁNDOLA ENTRE LAS PLACAS DE COMPRESIÓN DE UNA PRENSA.

EN ESTE CASO SE PRESENTAN DOS VARIANTES:

1. EL DOBLADO CON CALZA, CUANDO SE DEBE MANTENER UNA DISTANCIA ENTRE LAS ALAS DE LA PROBETA IGUAL AL DIÁMETRO DEL MANDRIL USADO PREVIAMENTE.

2. EL DOBLADO A FONDO, CUANDO LAS ALAS DE LA PROBETA ENTRAN EN CONTACTO EN TODA SU LONGITUD, ALCANZANDO UN RADIO DE CURVATURA INTERIOR CASI NULO

YA QUE A VECES LOS DISPOSITIVOS UTILIZADOS NO PERMITEN TENER UN ACCESO VISUAL A LA ZONA TRACCIONADA DE LA PROBETA, ÉSTA PUEDE SER REMOVIDA EN CUALQUIER MOMENTO DURANTE EL ENSAYO PARA INSPECCIONAR LA SUPERFICIE EXTERNA.

DE NO PRESENTARSE UNA FRACTURA FRANCA DURANTE EL ENSAYO, LA OBSERVACIÓN FINAL DE LA SUPERFICIE TRACCIONADA DEFINIRÁ EL RESULTADO OBTENIDO, TENIENDO EN CUENTA LO ESPECIFICADO EN LA RESPECTIVA NORMA DEL PRODUCTO.

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DENTRO DE LA CLASIFICACIÓN DE DOBLADOS SEMIGUIADOS, SE PRESENTAN OTRAS FORMAS NORMALIZADAS DE REALIZAR ESTE ENSAYO COMO LOS QUE SE MUESTRAN ESQUEMÁTICAMENTE EN LA FIGURA, DONDE UNO DE LOS EXTREMOS DE LA PROBETA ESTÁ FIJO, COMO LO SON EL WIPE TEST Y EL WRAP TEST DE ORIGEN AMERICANO.

OTROS ENSAYOS ALTERNATIVOS DE DOBLADO SEMIGUIADO

ENSAYO DE ARROLLAMIENTO DE ALAMBRES.

SE APLICAN A CHAPAS FINAS Y FLEJES DE ACERO CON ESPESORES MENORES QUE 3 mm, DONDE LA PROBETA SE FIJA JUNTO CON EL MANDRIL EN LAS MORDAZAS DE UNA MORSA DE BANCO Y SE LA DOBLA MANUALMENTE.

UNA VARIANTE DE ESTE MÉTODO SE PRESENTA EN EL ENSAYO DE ARROLLAMIENTO,QUE ES EL QUE SE REALIZA SOBRE ALAMBRES TREFILADOS O CON ALGÚN TIPO DE RECUBRIMIENTO, DONDE SE ARROLLAN OCHO ESPIRAS EN CONTACTO UNA CON OTRA, SOBRE UN CILINDRO DE DIÁMETRO ESPECIFICADO, COMO MUESTRA FIGURA, QUE ALGUNAS VECES SUELE SER EL MISMO ALAMBRE.

OTRA VARIANTE NORMALIZADA ES EL ENSAYO DE DOBLADO SOBRE UN BLOQUE RÍGIDO EN V DE DISTINTOS ÁNGULOS, DONDE EL MANDRIL ADOPTA LA FORMA DE LA MATRIZ CON UN RADIO ESPECIFICADO EN SU EXTREMO, COMO SE VE EN LA FIGURA,

LA DIFERENCIA FUNDAMENTAL CON EL ENSAYO REALIZADO EN EL DISPOSITIVO ANTERIOR, RADICA EN QUE SE ASEGURA LA RECTITUD DE LAS ALAS DE LA PROBETADOBLADA:

DOBLADO SEMIGUIADO SOBRE BLOQUE EN V

EXISTE OTRO ENSAYO QUE COMUNMENTE SE REALIZA SOBRE CHAPAS FINAS DE ACERO PARA ESTAMPADO PROFUNDO LAMINADAS EN FRÍO, QUE SE LO CONOCE COMO ENSAYO “PAÑUELO”, QUE CONSISTE EN UN DOBLE ENSAYO DE DOBLADO A 180° Y A FONDO

ESTE ENSAYO NO SE ENCUENTRA NORMALIZADO POR NUESTRAS NORMAS.

LOS ENSAYOS DE DOBLADO SEMIGUIADO SON CLÁSICAMENTE EXIGIDOS A LAS BARRAS CONFORMADAS DE ACERO PARA ARMADURAS DE HORMIGÓN ARMADO, DONDE LA SUPERFICIE TAN PARTICULAR, HACE QUE PUEDAN PRESENTARSE TENSIONESRESIDUALES Y ZONAS DE CONCENTRACIÓN DE TENSIONES EN LA UNIÓN DEL NÚCLEO CON LOS NERVIOS TRANSVERSALES, LAS QUE PUEDEN PROVOCAR ROTURAS O FISURAS CUANDO DICHAS BARRAS SEAN DOBLADAS EN OBRA

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ENSAYO DE DOBLADO Y DESDOBLADO

A DICHOS PRODUCTOS SE AGREGÓ NO HACE MUCHOS AÑOS, UNA NUEVA EXIGENCIA CON EL ENSAYO DE DOBLADO Y DESDOBLADO, PARA TENER EN CUENTA EL COMPORTAMIENTO DE LAS BARRAS EN OBRAS CIVILES QUE UNA VEZ INICIADAS SE DESCONTINÚAN POR ALGÚN TIEMPO.

ESTE ENSAYO CONSISTE EN UN DOBLADO SEMIGUIADO A 90° SEGUIDO DE UN ENVEJECIMIENTO A 100 °C DURANTE 30 MINUTOS, Y FINALMENTE SE EFECTÚA UN DESDOBLADO DE 20°, TAL COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA.

NORMAS UTILIZADAS:

1. MÉTODO DE ENSAYO DE DOBLADO IRAM-IAS U.500-103 2. MÉTODO DE ENSAYO DE DOBLADO Y DESDOBLADO IRAM-IAS U.500-91

2. ENSAYO DE DOBLADO SEMIGUIADO

DISPOSITIVO DE DOBLADO GUIADO

ESTE ENSAYO SE REALIZA GENERALMENTE SOBRE UNIONES SOLDADAS, Y CONSISTE EN DOBLAR LA PROBETA A UN ÁNGULO DE 180° EN EL DISPOSITIVO INDICADO EN LA FIGURA.

EVALÚA LAS BONDADES DEL PROCESO DE SOLDADURA APLICADO A UNIONES SOLDADAS A TOPE DE PRODUCTOS PLANOS Y CAÑOS, TANTO EN MATERIALES FERROSOS COMO EN NO FERROSOS

EL ENSAYO SE REALIZA EN FORMA SIMILAR AL DOBLADO SEMIGUIADO SOBRE BLOQUE EN V, COLOCANDO LA PROBETA CON LA UNIÓN TRANSVERSAL SOLDADA EN EL CENTRO DE LA LUZ ENTRE APOYOS DEL DISPOSITIVO Y DEFORMÁNDOLA PLÁSTICAMENTE POR MEDIO DEL MANDRIL, EN FORMA LENTA, UNIFORME Y SIN MOVIMIENTOS LATERALES.

SALVO QUE SE PRODUZCA LA ROTURA, EL ENSAYO SE PROSIGUE HASTA QUE LA PROBETA ADOPTE LA FORMA DE U Y NO SEA POSIBLE INTRODUCIR UN ALAMBRE DE DIÁMETRO NORMALIZADO ENTRE LA PROBETA Y CUALQUIER PUNTO DE LA ZONA CURVA DEL MANDRIL O LA MATRIZ

UNA VEZ RETIRADA LA PROBETA DE LA MATRIZ, SE DEBE EXAMINAR LA SUPERFICIE CONVEXA PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DE POSIBLES DEFECTOS YA SEA EN EL CORDÓN O EN LA ZONA AFECTADA POR EL CALOR.

SE CONSIDERA QUE EL ENSAYO ACUSÓ UN RESULTADO NO SATISFACTORIO SI LA PROBETA PRESENTA GRIETAS O DEFECTOS QUE EXCEDAN UN TAMAÑO PREESTABLECIDO POR LAS NORMAS, CUALQUIERA SEA SU ORIENTACIÓN.

PROBETA TRANSVERSAL DE SOLDADURA

LAS PROBETAS UTILIZADAS SON GENERALMENTE DE SECCIÓN RECTANGULAR CON BORDES REDONDEADOS.

COMO SE INDICA EN LA FIGURA. SE DENOMINA CARA A LA SUPERFICIE DONDE ES MAYOR EL ANCHO DEL CORDÓN Y RAÍZ A LA SUPERFICIE OPUESTA.

LAS OTRAS DOS SUPERFICIES SE DENOMINAN LATERALES. POR LO TANTO EL ENSAYO SE CLASIFICARÁ SEGÚN LA UBICACIÓN DEL CORDÓN RESPECTO DEL EJE DE LA PROBETA EN TRANSVERSAL O LONGITUDINAL, Y SEGÚN CUAL SEA LA SUPERFICIE QUE SE SOMETERÁ A DEFORMACIONES DE TRACCIÓN, EN LATERAL, DE CARA Ó DE RAÍZ

3. ENSAYOS DE DOBLADO LIBRE

SE TRATA DE UN MÉTODO EN DESUSO PARA PROBETAS PLANAS, DONDE NO SE RESTRINGE LA DEFORMACIÓN DE LA SUPERFICIE DE AMBAS CARAS.

LAS NORMAS AWS LO TUVIERON ACONSEJADO PARA UNIONES SOLDADAS A TOPE, YA HA DEJADO DE ESTAR NORMALIZADO.

ESTE ENSAYO SE REALIZABA EN DOS ETAPAS:

EN LA INICIAL SE EFECTUABA UN DOBLADO PRELIMINAR CON UN MANDRIL DE FORMA PARTICULAR QUE NO TOCABA EL CORDÓN.

ETAPA INICIAL DEL DOBLADO LIBRE DE UNA UNIÓN SOLDADA

EN LA SEGUNDA ETAPA SE CONTINÚA EL ENSAYO EN FORMA LIBRE ENTRE PLATOS DE COMPRESIÓN COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA, HASTA QUE SE PRODUZCA ALGUNA FALLA O SE ALCANCEN LOS 180°.

SEGUNDA ETAPA DEL DOBLADO LIBRE DE UNA UNIÓN SOLDADA

OTRA FORMA DE EFECTUAR ESTOS ENSAYOS ES MEDIANTE LA MÁQUINA DOBLADORA DE TETMAYER, DONDE UN EXTREMO DE LA PROBETA ESTÁ FIJO Y EL OTRO ESTÁUNIDO A LA PERIFERIA DE UNA RUEDA CON DIENTES HELICOIDALES QUE ES ACCIONADA POR UN TORNILLO SIN FIN, CUYO MOVIMIENTO OBLIGA A LA PROBETA A DOBLARSE LIBREMENTE, COMO SE ESQUEMATIZA EN LA FIGURA.

MÁQUINA DE TETMAYER PARA ENSAYOS DE DOBLADO LIBRE

ENSAYOS DE CONFORMABILIDAD

ESTOS ENSAYOS SE UTILIZAN PARA EVALUAR EL COMPORTAMIENTO DE CHAPAS EN SU PLANO YA QUE EL EMPLEO DE CHAPAS DE DIFERENTES METALES OBTENIDAS POR DIVERSOS PROCESOS EN PIEZAS QUE REQUIEREN CONFORMACIÓN MEDIANTE MATRICES, HACE NECESARIO CONOCER SU APTITUD PARA EXPERIMENTAR DEFORMACIONES POR EMBUTIDO Y ESTIRADO.

LOS ENSAYOS GENÉRICAMENTE DENOMINADOS DE “EMBUTIDO” PUEDEN SER SIMPLES, DONDE LA SOLICITACIÓN ES UNA DE LAS INDICADAS EN LA FIGURA 16, O COMBINADOS DONDE SE DAN AMBAS SOLICITACIONES, Y DONDE LA APTITUD SE PUEDE EXPRESAR POR UN NÚMERO EN AMBOS CASOS

ESTADOS TENSIONALES DOBLES DE ESTIRADO Y EMBUTIDO

1. ENSAYOS ERICHSEN

EXISTEN NUMEROSOS ENSAYOS PARA EVALUAR LAS DEFORMACIONES DE LAS CHAPAS DESTINADAS A SER CONFORMADAS.

LOS ENSAYOS ERICHSEN Y OLSEN EVALÚAN LAS SOLICITACIONES SOLAMENTE DE ESTIRADO, LOS ENSAYOS SWIFT Y SACH SON ÚTILES PARA EVALUAR SÓLO LA DEFORMACIÓN POR EMBUTIDO, Y LOS RESULTADOS OBTENIDOS CON EL ENSAYO DE COPA CÓNICA GUARDAN UNA BUENA CORRESPONDENCIA CON AMBAS SOLICITACIONES COMBINADAS.

CONSISTEN EN PRESIONAR ESTÁTICAMENTE UN PUNZÓN DE FORMA ESFÉRICA, GENERALMENTE DE 20 mm DE DIÁMETRO, SOBRE LA CHAPA A ENSAYAR, CON ESPESORES DE 0,2 mm A 3 mm, APOYADA SOBRE UNA MATRIZ ABIERTA DE FORMA CÓNICA HASTA LOGRAR QUE LA PROBETA SE ROMPA O FISURE.

EN ESE INSTANTE SE DETIENE EL AVANCE DEL CABEZAL Y SE MIDE LA ALTURA DE LA COPA RESULTANTE, QUE EXPRESADA EN mm DA EL VALOR DEL DENOMINADO INDICE ERICHSEN (IE) DE LA CHAPA.

EXISTEN DOS FORMAS DE ESTE ENSAYO (ver figura):

1. CON CHAPA DESLIZANTE DONDE S = 0,05 mm,

2. EL MODIFICADO, CON CHAPA PRENSADA MEDIANTE UNA CARGA NORMALIZADADE P = 10 KN.

ESTE ENSAYO ES APLICADO A METALES DÚCTILES COMO LAS CHAPAS DE ACERO DE MUY BAJO CARBONO, LOS ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS, ALUMINIO, COBRE O LATÓN.

LAS PROBETAS SON DISCOS DE 70 mm DE DIÁMETRO O TIRAS DE 70 mm DE ANCHO, LAS QUE DEBEN LUBRICARSE CONVENIENTEMENTE PARA EVITAR FRICCIONES QUE RESTRINJAN EL ESTIRAMIENTO DE LA CHAPA DEBAJO DEL PUNZÓN, SIENDO ESTA ÚLTIMA CONDICIÓN MUY IMPORTANTE PARA OBTENER REPETIBILIDAD DE RESULTADOS.

ENSAYOS ERICHSEN. a) CON CHAPA DESLIZANTE. - b) MODIFICADO CON CHAPA PRENSADA

ADEMÁS DE LA CALIDAD DADA POR EL ÍNDICE DE EMBUTIDO, QUE ES VARIABLE EN FUNCIÓN DEL ESPESOR, ESTOS ENSAYOS PROVEEN INFORMACIÓN SOBRE OTRAS CARACTERÍSTICAS DE LAS CHAPAS, QUE SIRVEN PARA JUZGAR SU COMPORTAMIENTO EN EL PROCESO DE CONFORMACIÓN A QUE SERÁ SOMETIDA Y QUE SON:

a) EL ASPECTO SUPERFICIAL QUE PRESENTA LA COPA DEBIDO A SU TAMAÑO DE GRANO, EL QUE PUEDE DETERMINARSE POR COMPARACIÓN CON CARTILLAS ESPECIALES QUE SUELEN TRAER LAS NORMAS;

b) EL GRADO DE ANISOTROPÍA, DADO POR LA FORMA Y DIRECCIÓN QUE TENGA LA ROTURA DE LA CHAPA EN EL ENSAYO Y LA PRESENCIA O NO DE ESTRICCIÓN EN LA ZONA ESTIRADA.

PROBETA ERICHSEN DESPUÉS DEL ENSAYO

CON RESPECTO AL GRANO, UN TAMAÑO GRANDE PRODUCE UN EFECTO DE “PIEL DE NARANJA” EN LA SUPERFICIE EMBUTIDA Y EL CONSIGUIENTE ACABADO SUPERFICIAL GROSERO MUY MOLESTO PARA EL PINTADO POSTERIOR.

OTRO DEFECTO QUE SUELE APARECER EN LAS CHAPAS DE ACERO DE BAJO CARBONOSON LAS LÍNEAS DE LÜDERS, QUE SON DEPRESIONES ORIENTADAS EN LAS DIRECCIONES DE MÁXIMA TENSIÓN TANGENCIAL QUE SE PROPAGAN Y ENTRECRUZAN UNAS CON OTRAS PRODUCIENDO UNA SUPERFICIE UNIFORMEMENTE GROSERA

EN CUANTO A LA INTERPRETACIÓN DE LA FRACTURA, SEGÚN LA DIRECCIÓN DE LA FISURA Y LA PRESENCIA O NO DE ESTRICCIÓN, SE PUEDEN ESTABLECER LAS SIGUIENTES CATEGORÍAS:

a) FRACTURA CONCÉNTRICA, QUE INDICA DUCTILIDAD Y LA AUSENCIA DE DIRECCIONALIDAD PREPONDERANTE EN LA CHAPA.

b) FRACTURA CON TENDENCIA TANGENCIAL A LA COPA, QUE INDICA CIERTA DIRECCIONALIDAD PREPON-DERANTE.

c) FRACTURA RADIAL A LA COPA, QUE INDICA FRAGILIDAD Y DIRECCIONALIDAD EN LA CHAPA.

d) FRACTURA CON ZONA DE ESTRICCIÓN, QUE NOS INFORMA SOBRE UNA CHAPA METÁLICA MUY DÚCTIL, MAYOR QUE LAS DE TIPO a).

EL MÉTODO ERICHSEN MODIFICADO PARA CHAPAS Y FLEJES DE ACERO DE ESPESORES ENTRE 0,5 mm Y 3 mm, SE REALIZA SEGÚN LA NORMA IRAM-IAS U.500-116, QUE RECOMIENDA REALIZAR TRES DETERMINACIONES SOBRE UNA MISMA MUESTRA Y OBTENER UN VALOR PROMEDIO DEL ÍNDICE OBTENIDO, QUE SE DESIGNAN IE Ó IE40 SEGÚN QUE EL DIÁMETRO DEL AGUJERO DE LA MATRIZ EMPLEADA SEA DE 27 mm óDE 40 mm RESPECTIVAMENTE.

ESTE ÚLTIMO VALOR SE OBTIENE PARA CHAPAS DE MÁS DE 2 mm DE ESPESOR.

2. ENSAYO SWIFT: PRODUCE UNA VERDADERA SOLICITACIÓN DE EMBUTIDO

MÉTODO DE ENSAYO DE EMBUTIDO SWIFT

SE REALIZA MEDIANTE UN PENETRADOR CILÍNDRICO DE FONDO PLANO Y DIÁMETRO D CON BORDES REDONDEADOS, QUE DEFORMA LA CHAPA SOBRE UNA MATRIZ ABIERTA, COMO SE APRECIA EN EL ESQUEMA DE LA FIGURA.

EL PENETRADOR O PUNZÓN TIENE UN DIÁMETRO DE 35 mm.

PARA ESTE ENSAYO SE PARTE DE DIVERSOS DISCOS DE CHAPA DE DIFERENTES DIÁMETROS, CUYA MÁXIMA RELACIÓN CON EL DIÁMETRO DEL PUNZÓN DETERMINA LA CALIDAD DEL EMBUTIDO DEL MATERIAL.

ESTO OBLIGA A LA REALIZACIÓN DE VARIOS ENSAYOS PARA DETERMINAR EL MAYOR DISCO QUE NO SE ROMPA.

EN NUESTRO PAÍS SE REALIZA SEGÚN LA NORMA IRAM-IAS U.500-23 PARA CHAPAS DE ACERO.

FINALMENTE, EXISTEN ENSAYOS COMBINADOS DE ESTIRADO Y EMBUTIDO COMO EL MÉTODO FUKUI ó MÉTODO DE COPA CÓNICA, DONDE EL PENETRADOR O PUNZÓN ESFÉRICO EMPUJA A LA CHAPA DENTRO DE UNA MATRIZ CÓNICA QUE PRESENTA UN ÁNGULO DE ABERTURA DE 60° Y QUE TERMINA EN UN AGUJERO CILÍNDRICO DE DIÁMETRO VARIABLE CON EL ESPESOR DE LA CHAPA, COMO SE INDICA EN LA FIGURA.

ENSAYO COMBINADO DE COPA CÓNICA

3. MÉTODO DE COPA CÓNICA

ESTE MÉTODO TIENE LAS VENTAJAS DE QUE NO NECESITA SUJETAR LA PROBETA Y DE UTILIZAR SÓLO UN DISCO Y NO VARIOS DE DISTINTO DIÁMETRO COMO EL SWIFT. EL ÍNDICE DE CALIDAD DE LA CHAPA ESTÁ DADO AQUÍ POR EL DIÁMETRO D PROMEDIO DE LA PROBETA ENSAYADA EN LA BOCA CÓNICA CUANDO LA MUESTRA FALLA.

LA EVALUACIÓN DE LAS DEFORMACIONES PRODUCIDAS EN ESTE ENSAYO, GUARDAN UNA BUENA CORRESPONDENCIA CON LOS RESULTADOS QUE SE LOGRAN EN LAPRODUCCIÓN DE PIEZAS QUE REQUIEREN UNA COMBINACIÓN DE ESTIRADO Y EMBUTIDO, MANTENIENDO TAMBIÉN UNA CORRELACIÓN CON EL PRODUCTO DE LOS VALORES DE N (COEFICIENTE DE ENDURECIMIENTO) MULTIPLICADO POR R(COEFICIENTE DE ANISOTROPÍA).

EL ENSAYO SE DETIENE EN EL MOMENTO QUE SE ALCANZA LA CARGA MÁXIMA EN EL PUNTO EN QUE APARECE UN ANGOSTAMIENTO O ROTURA EN LA SUPERFICIE DE LA COPA CÓNICA EN SU ENCUENTRO CON LA SUPERFICIE ESFÉRICA

RECIENTEMENTE SE HA CONCEBIDO OTRA FORMA DE MEDIR UN ÍNDICE DE DEFORMACIÓN DE LA CHAPA POR MEDIO DE ESTE ENSAYO, EL CUAL SE RELACIONA CON LA PROFUNDIDAD DE LA CARRERA DEL PUNZÓN HASTA LLEGAR A LA CARGA MÁXIMA. ESTA PROFUNDIDAD, QUE SE PUEDE MEDIR CÓMODAMENTE POR MEDIO DE INDICADORES FIJADOS AL APARATO, ESTÁ FORMADA POR LA PROFUNDIDAD DEBIDA AL EMBUTIDO MÁS LA PROFUNDIDAD ORIGINADA POR EL ESTIRAMIENTO DE LA CHAPA.

ESTE MÉTODO ESTÁ NORMALIZADO EN NUESTRO PAÍS PARA CHAPAS Y FLEJES DE ACERO, POR LA NORMA IRAM-IAS U.500-22, Y SU CAMPO DE APLICACIÓN ALCANZA A CHAPAS Y FLEJES ENTRE 0,5 mm Y 1,6 mm DE ESPESOR. SEGÚN DICHOS ESPESORES SE UTILIZAN PUNZONES DE CUATRO DIÁMETROS DISTINTOS: 12,7 mm, 17,5 mm, 20,6 mmY 27 mm, ESPECIFICÁNDOSE PROBETAS EN FORMA DE DISCOS DE 36 mm, 50 mm, 60 mmY 78 mm DE DIÁMETRO RESPECTIVAMENTE.

DENTRO DE LOS PRODUCTOS METÁLICOS, LOS TUBOS Y CAÑOS DE DIVERSOS MATERIALES Y CON DISTINTOS PROCESOS DE FABRICACIÓN, OCUPAN UN LUGAR IMPORTANTE EN LA INDUSTRIA, QUE IMPLICA LA EXISTENCIA DE CIERTA CANTIDAD DE ENSAYOS PARA LA VERIFICACIÓN DE SU CORRECTO DESEMPEÑO EN SERVICIO Y DE LA EVALUACIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN SUFRIDO.

LOS ENSAYOS TECNOLÓGICOS QUE GENERALMENTE SE SUELEN REALIZAR CON LOS TUBOS METÁLICOS SON LOS DE: ABOCARDADO, PESTAÑADO, APLASTAMIENTO, CURVADO, COMPRESIÓN AXIL, PRESIÓN HIDROSTÁTICA, APLANADO, ETC., DE LOS CUALES VEREMOS LOS TRES PRIMEROS:

CON ESTE ENSAYO SE BUSCA DEFINIR LA APTITUD PARA UNA CONDICIÓN DE DEFORMACIÓN CIRCUNFERENCIAL DEL TUBO EN UN DETERMINADO USO, MEDIANTE LA EXPANSIÓN DE SU DIÁMETRO CON UN MANDRIL CÓNICO DE UN ÁNGULO αPREFIJADO COMO SE MUESTRA EN EL ESQUEMA DE LA FIGURA.

4. ENSAYOS DE TUBOS METÁLICOS

4.1 ENSAYO DE ABOCARDADO

ENSAYO DE ABOCARDADO DE TUBOS METÁLICOS

EL ÁNGULO “α” PUEDE TOMAR VALORES DE 60°, 45° Ó 30°, O CONICIDADES DE 1:10 ó 1:20, SEGÚN LA NORMA IRAM-IAS U.500 – 2584, PARA CAÑOS Y TUBOS DE ACERO.

EL DIÁMETRO EXTERIOR DEL TUBO SE TOMA DE REFERENCIA PARA FIJAR LA EXPANSIÓN EN %QUE GARANTICE EL SERVICIO COMO CONDICIÓN DE APTITUD DEL TUBO.

LA PROBETA ESTA FORMADA POR UN TROZO DEL TUBO, DE LONGITUD L = 1,5 A 2 D, AL QUE SE LE SUAVIZARÁN LIGERAMENTE LOS CANTOS ELIMINANDO LAS REBABAS.

ANTES DE INICIAR EL ENSAYO SE DEBEN LUBRICAR EL INTERIOR DEL TUBO Y LA PORCIÓN CÓNICA DEL MANDRIL. LA VELOCIDAD DE ENSAYO NO DEBE EXCEDER DE 50 mm/min

ESTE ENSAYO, TAMBIÉN DENOMINADO DE ABOCARDADO PLANO, SE REALIZA EN DOS ETAPAS:

PRIMERO SE APLICA UN MANDRIL CÓNICO CON ÁNGULO DE 90°, HASTA QUE EL DIÁMETRO EXTERIOR MÁXIMO DEL ABOCARDADO PRODUCIDO SEA IGUAL AL DIÁMETRO DE LA PESTAÑA ESPECIFICADO Y LUEGO SE FINALIZA EL ENSAYO CON LA INTRODUCCIÓN DE UN MANDRIL DE FORMA ESPECIAL COMO INDICA LA FIGURA, DONDE EL PARÁMETRO FUNDAMENTAL ES EL RADIO R.

ENSAYO DE PESTAÑADO DE TUBOS METÁLICOS

4.2 ENSAYO DE PESTAÑADO

PARA EL CASO DE TUBOS Y CAÑOS DE ACERO, SE UTILIZA LA NORMA IRAM-IAS U.500-2583.

EN ESTE ENSAYO, SE APLASTA GRADUALMENTE EN LA DIRECCIÓN DIAMETRAL, ENTRE PLATOS DE COMPRESIÓN, UNA PROBETA EXTRAÍDA DEL CAÑO O TUBO, HASTA QUE LA DISTANCIA “H” ENTRE PLATOS ó “h” ENTRE LAS CARAS INTERNAS DE LA MUESTRA ALCANCE BAJO CARGA, EL VALOR ESPECIFICADO EN LAS NORMAS PARTICULARES DEL PRODUCTO.

CUANDO SE ENSAYEN CAÑOS O TUBOS CON COSTURA, Y SI EL ENSAYO TIENE COMO PROPÓSITO EVALUAR EL COMPORTAMIENTO DE DICHA COSTURA, LA PROBETA SERÁCOLOCADA COMO SE INDICA EN LA FIGURA, O SEA SOBRE UN PLANO NORMAL A LA DIRECCIÓN DE LA CARGA.

4.3 – ENSAYO DE APLASTAMIENTO

ENSAYO DE APLASTAMIENTO DE TUBOS O CAÑOS

UNO DE LOS CASOS MÁS COMUNES ES EL DE EXIGIR UN VALOR DE h = 0, O SEA QUE LAS PAREDES INTERIORES DE LA MUESTRA SE TOQUEN BAJO CARGA.

LUEGO SE RETIRA LA CARGA Y SE VERIFICA LA EXISTENCIA O NO DE FISURAS EN LA SUPERFICIE EXTERNA, INHOMOGENEIDADES NOCIVAS COMO POR EJEMPLO EXFOLIACIONES, O DEFECTOS EN LA COSTURA, SI ES QUE ÉSTA FUE LA SOMETIDA AL ENSAYO.

PARA EL CASO DE TUBOS Y CAÑOS DE ACERO, EL ENSAYOS SE REALIZA DEACUERDO CON NORMA IRAM-IAS U.500-2585

TRATÁNDOSE DE UN ENSAYO ESTÁTICO, LA CARGA DEBE APLICARSE EN FORMA LENTA Y GRADUAL, NO EXCEDIENDO LA VELOCIDAD DE ENSAYO DE 25 mm/min.

FIN