monografia de pruebas de ensayo de materiales.docx

Contenido

Abstract...................................................................................................................................3

Contenido................................................................................................................................4

¿Por qué realizar ensayos de materiales?............................................................................4

Propiedades de los materiales..........................................................................................4

Clasificación de las pruebas de ensayos mecánicos............................................................5

Ensayos destructivos........................................................................................................5

Ensayos no destructivos...................................................................................................5

Ensayos Destructivos..........................................................................................................5

Ensayos de Tracción........................................................................................................6

Ensayos de compresión..................................................................................................16

Ensayo de cizallamiento................................................................................................19

Ensayo de Torsión.........................................................................................................21

Dureza Brinell................................................................................................................26

Dureza Vickers..............................................................................................................33

Dureza Shore.................................................................................................................36

Ensayos de Impacto.......................................................................................................37

Ensayos No Destructivos...................................................................................................41

Ensayos visuales............................................................................................................41

Líquidos Penetrantes......................................................................................................44

Partículas Magnéticas....................................................................................................46

Ultrasonido....................................................................................................................48

Radiografía Industrial....................................................................................................51

Ensayo Metalográfico....................................................................................................56

Conclusiones.........................................................................................................................62

Bibliografía...........................................................................................................................62

Abstract

Resumen

Las pruebas de caracterización de materiales destructivas y no destructivas generalmente

son utilizadas para calificar el material sobre la base de estándares predefinidos por diseño

o de especificaciones particulares de calidad. Las pruebas destructivas se distinguen por un

muestreo y el sacrificio del producto para valorar el nivel de calidad del proceso

desarrollado en él. Así, se infiere que si los resultados son exitosos, el resto de la

producción, mientras no se cambie nada, está igual de bien o, en su defecto, igual de mal.

Por lo tanto, se deja el control del proceso a las técnicas estadísticas y con un retardo en la

orden de corrección. La variabilidad del proceso en estas condiciones se considera muy

baja. Por otro lado, las pruebas no destructivas se distinguen por calificar el sistema sin

destruirlo y aun así, en la mayoría de los casos el ensayo se hace sobre una muestra

representativa, para validar la producción. Para un ensayo no destructivo, pieza-por-pieza,

deberá existir una justificación basada en tres factores: el desempeño del producto, la

importancia de su desempeño y las responsabilidades de la empresa por el desempeño del

producto.

En el presente ensayo se describirán cada una de las pruebas destructivas y no destructivas

de las cuales se disponen en la actualidad expresando su método y clasificación.

Abstract

The characterization tests of destructive and nondestructive materials are generally used to

qualify the material based on predefined standards for particular design or quality

specifications. Destructive tests are distinguished by a sample product and sacrifice to

assess the quality of the process developed in it. Thus, it follows that if the results are

successful, the rest of the production, while nothing is changed, is just as good or, failing

that, just as bad. Therefore, it is allowed to process control and statistical techniques with a

delay in the order of correction. The process variability in these conditions is considered

very low. On the other hand, non-destructive testing are distinguished for rating the system

without destroying it and yet, in most cases the test is performed on a representative

sample, to validate the production. For a non-destructive test, piece-by-piece, there must be

a justification based on three factors: product performance, the importance of performance

and responsibilities of the company for product performance.

In this document is described each destructive and nondestructive testing of which are

currently available, expressing their methods and classification.

Contenido

¿Por qué realizar ensayos de materiales?

Si usted se detiene para observar a los niños jugando a tira y afloja, o una ama de casa que

saca un paño o una gimnasta haciendo acrobacias sobre una cama elástica, verá algunos

ejemplos de los esfuerzos que son sometidos los materiales durante el uso. La siguiente

representación esquemática de algunos tipos de esfuerzos que afectan a los materiales.

Está claro que los productos tienen que ser fabricados con las características necesarias para

apoyar estos esfuerzos. Pero, ¿cómo sabes si los materiales tienen estas características?

Realización de ensayos mecánicos. Ensayos mecánicos de materiales son procedimientos

estandarizados que incluyen pruebas, cálculos, gráficos y consultas de las tablas, todo ello

con arreglo a normas técnicas. Realizar una prueba debe presentar un objeto ya fabricados o

un material que será procesado industrialmente a situaciones que simulan los esfuerzos que

sufren en condiciones reales de uso, llegando a los límites extremos de la solicitud.

Propiedades de los materiales

Todos los campos de la tecnología, especialmente las relacionadas con la construcción de

máquinas y estructuras, están estrechamente relacionados con los materiales y sus

propiedades.

Basándose en los cambios que se producen en los materiales, estas propiedades se pueden

clasificar en dos grupos:

Física.

Química

Si el agua hirviendo coloca en un vaso de precipitados de plástico desechable, el plástico

suaviza y cambia su forma. Incluso plástico blando, continúa con su composición química

sin cambios. La propiedad de deformación sin sufrir cambio en la composición química es

una propiedad física.

Por otro lado, si dejamos que una barra de acero al carbono (hierro + carbón) expuesto a la

intemperie, observar la formación de herrumbre (óxido de hierro: hierro + oxígeno). El

acero al carbono en contacto con el aire, se corroe, con un cambio en su composición

química. Resistencia a la corrosión es una propiedad química.

Entre las propiedades físicas, no son las propiedades mecánicas que se refieren a cómo los

materiales de reaccionar a las cargas externas, presentando deformación o rotura.

Resistencia a la tracción es la capacidad de un material debe soportar cargas externas

(tracción, compresión, flexión, etc.) sin romperse.

Clasificación de las pruebas de ensayos mecánicos.

Existen varios criterios para clasificar los ensayos mecánicos.

Clasificación que vamos a aprobar este grupo los ensayos de módulos en dos bloques:

Ensayos destructivos.

Los ensayos destructivos son aquellos que dejan una marca en la prueba, incluso si no la

destruyen.

Los ensayos destructivos son:

· Tracción.

· Compresión.

· Cizallamiento.

· Doblado.

· Flexión.

· Incrustación.

· Torsión.

· Dureza.

· Fluidez.

· Fatiga.

· Impacto.

Ensayos no destructivos

Las pruebas no destructivas son aquellas que no dejan ninguna marca tras su realización,

por lo tanto, se puede utilizar para detectar defectos en productos terminados y semi-

terminados.

Los Ensayos no destructivos son:

· Visual.

· Líquidos Penetrantes.

· Partículas magnéticas.

· Ultrasonido.

· Radiografía industrial.

Ensayos Destructivos

En los ensayos destructivos, se realizan pruebas de error, para entender el comportamiento

estructural del ejemplar bajo diferentes cargas. Estos exámenes son generalmente mucho

más fáciles de realizar, dan más información y son más fáciles de interpretar que los

ensayos no destructivos. Ensayos destructivos son los más convenientes y económicos, para

objetos que serán producidos por masa, como el costo de la destrucción de un pequeño

número de ejemplares es insignificante. Generalmente no es económico hacer ensayos

destructivos donde sólo uno o pocos elementos deben ser producidos (por ejemplo, en el

caso de un edificio).

Ensayos de Tracción

¿Para qué sirven los ensayos de tracción?

Como ya se sabe, las propiedades mecánicas son una de las características más importantes

de los metales en sus diversas aplicaciones de ingeniería, ya que el diseño y la fabricación

de productos se basan principalmente en el comportamiento de estas propiedades.

La determinación de las propiedades mecánicas de los materiales se obtiene mediante

pruebas mecánicas realizadas en el propio producto o en especímenes de dimensiones

especificadas y formas, de acuerdo con los procedimientos estandarizados para los

estándares extranjeros.

El ensayo de tracción consiste en someter el material a un esfuerzo que tiende a alargar

hasta la ruptura. Los esfuerzos o cargas se miden en la máquina de ensayo.

En el ensayo de tracción del cuerpo se deforma por estiramiento, hasta el momento en que

se rompe. Los ensayos de tracción permiten saber cómo materiales reaccionan a tensiones

de tracción, para saber cuáles son los límites de tracción que soporta

Antes de la rotura o deformación

Imagínese un cuerpo fijado a un extremo sometido a una fuerza, como en la ilustración.

Cuando se aplica esta fuerza en la dirección del eje

longitudinal, es decir que es una fuerza axial. Al mismo

tiempo, la fuerza axial es perpendicular a la sección transversal del cuerpo.

Observe de nuevo la ilustración anterior. Tenga en cuenta que la fuerza axial se dirige hacia

el exterior desde el cuerpo sobre la que se aplica. Cuando la fuerza axial se dirige lejos del

cuerpo, que es una fuerza de tracción axial.

La aplicación de una fuerza de tracción axial en un cuerpo fijado

producir una deformación del cuerpo, es decir, un aumento en la

longitud con área de sección transversal reducida.

Figura 1.1 Mecánica Telecurso 2000


Este aumento en la longitud se denomina estiramiento. Ver el efecto de estiramiento de un

cuerpo sometido a un ensayo de tracción.

El alargamiento se representa por la letra A y se calcula restando la longitud inicial de la

longitud final y dividiendo el resultado por la longitud inicial.En lenguaje matemático, esta

declaración puede ser expresada por la siguiente igualdad:

A = (Lf – Lo) /Lo

Tipos de Deformación

Deformación elástica:

No es permanente. Una vez terminados los esfuerzos, el material vuelve a su forma

original.


Deformación plástica:

Es permanente. Una vez terminados los esfuerzos, el material se recupera la deformación

elástica, pero se queda con una deformación plástica residual, no vuelve más a su forma

original.

Resistencia a la tracción: ¿qué es y cómo se mide?

La fuerza de tracción que actúa sobre el área de sección transversal del material. Existe,

pues, una relación entre la fuerza aplicada y el área de material que se requiere llamada

tensión. La tensión estará representada por la letra T.

La tensión (T) es la relación entre una fuerza (F) y una unidad de superficie (S):

T = F / S

La unidad de fuerza adoptó el Sistema Internacional de

Unidades (SI) es newton (N).

La unidad kilogramo-fuerza (kgf) todavía se utiliza, porque la mayoría de las máquinas

tienen escalas disponibles en esta unidad. Sin embargo, después de la realización de los

ensayos de los valores de resistencia deben ser convertidos en Newton (N).

La unidad de superficie es el metro cuadrado (m2). En el caso de la medición de la tensión,

se utiliza con mayor frecuencia su submúltiplo el milímetro cuadrado (mm2).

Por lo tanto, la tensión se expresa matemáticamente como:

T = N / mm2

Durante mucho tiempo, la tensión se midió en psi o kgf/mm2.Con la adopción del Sistema

Internacional de Unidades (SI), estas unidades fueron reemplazadas por pascal (Pa). Un

múltiplo esta unidad, megapascales (MPa), ha sido utilizado por un número países

productores.

Ver la tabla de conversiones tras correspondencia entre estas unidades de medida.

Cálculo de la tensión

Un amigo, que está montado en un mecánico de mantenimiento, solicito ayuda para el

cálculo de la tensión que debe ser apoyado por una barra de acero 4 mm2 de sección,

sabiendo que el material está expuesto a una fuerza de 40 N.

Sabiendo que el área de la fuerza aplicada (F = 40N) y que se sección de la varilla (S = 4

mm2), basta con aplicar la fórmula:

T = F / S -> T = 40 N / 4mm2 -> T = 10 N/mm2

Por lo tanto, la tensión que debe soportar el cable es de 10 N/mm2. Pero, si se quiere saber

la respuesta para megapascales, el resultado es 10 MPa.

Tabla 1.1 Mecánica Telecurso 2000

1 N = 0,102 kgf1 kgf = 0,454 lb = 9,807 N1 MPa = 1 N/mm2 = 0,102

kgf/mm21 kgf/mm2 = 1422,27 psi = 9,807 MPa = 9,807 N/mm2

Evaluación de las propiedades mecánicas

Diagrama tensión-deformación

Cuando una muestra se somete a un ensayo de tracción, la máquina de ensayo proporciona

un gráfico que muestra la relación entre la fuerza aplicada y la deformación producido

durante la prueba.

Pero lo que nos interesa para determinar las propiedades del material de prueba es la

relación entre el estrés y la tensión.

Usted ya sabe que la tensión (T) corresponde a la fuerza (F) dividido por el área de la

sección (s) en el que se aplica la fuerza. En el ensayo de tracción se acordó que el área de la

sección utilizada para los cálculos es la sección inicial (So).

Por lo tanto, mediante la aplicación de la fórmula T = F / So.

Podemos obtener los valores de tensión para construir un gráfico que muestra la relación

entre el estrés y la tensión.

En este gráfico se conoce diagrama tensión-deformación.

Los valores de deformación, representada por la letra griega y minúsculas (épsilon) se

indican en el eje de abscisas (x) y los valores de tensión se indican en el eje de ordenadas

(y).

a curva resultante tiene ciertas características que son comunes a muchos tipos de

materiales utilizados en el campo de la mecánica.

Límite elástico

Observe el siguiente diagrama. Tenga en cuenta que estaba marcado en el punto A de la

parte recta de la gráfica final. Este punto representa el límite elástico.

El límite elástico recibe su nombre debido a que, si el

ensayo se detuvo antes de este punto y se retira la fuerza

de tracción, el cuerpo vuelve a su forma original, al

igual que una goma elástica.

En la fase elástica metales obedecen la ley de Hooke.

Sus deformaciones son directamente proporcionales a las tensiones aplicadas.

Por ejemplo: si aplicamos una tensión de 10 N/mm2 y la muestra se extiende 0,1%,

mediante la aplicación de una fuerza de 100 N/mm2 cuerpo la prueba se extenderá del 1%.



Módulo de elasticidad

En la fase elástica, si dividimos la tensión por la deformación en cualquier punto, cada vez

que tenemos un valor constante.

Esto se llama módulo de constantes de elasticidad.

La expresión matemática de esta relación es: E = T / donde E es la constante representa

el módulo de elasticidad.

El módulo de elasticidad es una medida de la rigidez del material. Cuanto mayor sea el

módulo, menor será la deformación elástica resultante de la aplicación de una tensión y es

material más rígido. Esta propiedad es muy importante en la selección de materiales para la

fabricación de muelles.

Límite de proporcionalidad

Sin embargo, la ley de Hooke es válida sólo hasta una cierta cantidad de estrés, llamado el

límite de rendimiento, que es el punto representado por el gráfico A’,

a partir del cual la deformación no es proporcional a la carga

aplicada.

En la práctica, se considera que el límite proporcional y punto de

fluencia son coincidentes.

Flujo


Después de la fase elástica, comienza la fase plástica, en el que se

produce una deformación permanente en el material, incluso si la

fuerza de tracción es retirada.

Al principio de la fase plástica se produce un fenómeno llamado

Flujo. El flujo se caracteriza por una deformación permanente del

material sin aumentar la carga, pero con el aumento de la velocidad

de deformación. Durante el flujo la carga oscila entre valores muy próximos unos de otros.

Límite de Resistencia

Después se produce el endurecimiento de flujo, un endurecimiento

causado por la rotura de los granos que forman el material cuando

se deforma en frío. El material resiste convertirse

Sobre la tracción externa, lo que requiere una tensión creciente a

deformarse.

En esta fase, la tensión empieza a subir hasta alcanzar un valor máximo en un punto

llamado el límite de resistencia (B).

Para calcular el valor de la resistencia a la tracción (LR), basta con aplicar la fórmula:

R = Fmax / So.

Límite de Ruptura



Continuando para tirar, viene a la ruptura del material, que se produce en un punto llamado

punto de ruptura (C).

Tenga en cuenta que la tensión en el punto de rotura que es inferior en resistencia a la

tracción debido a la disminución que se produce en el área del cuerpo prueba después de

que se alcanza la carga máxima.

Ahora tiene la capacidad de analizar todos estos elementos representados en el mismo

diagrama tensión-deformación, como se muestra a continuación.


Estricción

Es el porcentaje de reducción en área de sección transversal de la muestra en la región

donde se localice la ruptura.

La estricción determina la ductilidad del material. Cuanto mayor sea el porcentaje de

estricción, el material es más dúctil.

Pruebas de confiabilidad

Las pruebas no indican propiedades de una manera absoluta, ¿Por qué no se reproducen

plenamente los esfuerzos que una parte está sometida en servicio.

Cuando se realiza en el propio producto, las pruebas tienen una mayor importancia a

medida que tratan de simular las condiciones de funcionamiento de la misma. Pero en la

práctica esto no siempre es alcanzable. Por otra parte, los resultados obtenidos tienen sólo

una importancia particular para ese producto.

Para determinar las propiedades de los materiales, independientemente de las estructuras

que se van a utilizar, es necesario recurrir a la toma de muestras.

Los resultados dependen del formato de la muestra de ensayo y el método de ensayo

adoptado. Por ejemplo, en una muestra de ensayo de tracción de acero, el alargamiento es

una medida de su ductilidad. Este valor se ve afectada por la longitud de la muestra, por su

forma, la velocidad de aplicación de la carga y la imprecisión del método de análisis de los

resultados de la prueba.

Por lo tanto, los resultados de las pruebas no son suficientemente representativas del

comportamiento de la demanda de servicios en las estructuras de fase de diseño de la

introducción de un factor multiplicativo llamado factor de seguridad, que tiene en cuenta

las incertidumbres, no sólo a partir de la determinación de las propiedades materiales, sino

también la precisión de las hipótesis teóricas relativas a la existencia y el cálculo de las

tensiones en toda la estructura.

Cuando se trata de la realización de ensayos mecánicos, los estándares más utilizados son

los relativos a la especificación del material y método de ensayo.

Un método describe el procedimiento correcto para realizar una prueba mecánica particular.

Por lo tanto, cuando se sigue por el mismo método, los resultados para el mismo material

son similares y reproducibles siempre que se realiza el examen.

Los estándares más utilizados técnicas de los laboratorios de ensayo de las siguientes

instituciones:

· ABNT - Asociación Brasileña de Normas Técnicas

· ASTM - Sociedad Americana para Pruebas y Materiales

· DIN - Deseches Institut für Normung

· AFNOR - Asociación Francesa de Normalización

· BSI - British Standards Institution

· ASME - American Society of Mechanical Engineer

· ISO - Organización Internacional de Normalización

· JIS - Normas Industriales Japonesas

· SAE - Society of Automotive Engineers

· COPANT - Técnica Panamericana Comisión de Normas.

Equipo para el ensayo de tracción

El ensayo de tracción por lo general se lleva a cabo en la máquina universal que tiene este

nombre porque se presta para la realización de diferentes tipos de pruebas. Revise

cuidadosamente la siguiente ilustración, que muestra los componentes básicos de una

máquina universal de ensayos.

Fijar la probeta en la máquina por sus extremos, una posición que permite que el

dispositivo para aplicar una fuerza axial hacia fuera, con el fin de aumentar su longitud.

La máquina de tracción es hidráulica accionada por presión de aceite, y conectado a un

dinamómetro que mide la fuerza aplicada a la probeta.

La máquina de prueba tiene un registrador gráfico diagrama de rastreo de la tira que la

fuerza y la tensión en el papel de gráfico, el grado en que se realiza el ensayo.


Muestras de prueba

El ensayo de tracción se realiza en muestras con específica de acuerdo a las normas

técnicas. Sus dimensiones deben ser adecuadas a la capacidad de la máquina de ensayo. Por

lo general, tienen muestras de sección circular o rectangular, dependiendo del tamaño y la

forma del producto acabado que se han eliminado, como se muestra en las siguientes

ilustraciones.

La parte útil de la probeta, identificado en el diseño anterior de Lo, es la región en la que se

efectúa la medición de las propiedades mecánicas del material.

Las cabezas son las regiones de extremo, que sirven para fijar el espécimen en la máquina

de manera que la fuerza de tracción está actuando dirección axial. Ellos deben tener una

sección más grande que la parte útil de la ráfaga de manera que el espécimen no se


producirá en ellos. Su tamaño y forma dependen del tipo de fijación a la máquina. Los tipos

más comunes de elementos de sujeción cuña, rosca, brida son:

Entre la cabeza y la parte útil es una radio de acuerdo para evitar la ruptura se produce fuera

de la parte útil de la probeta (Lo).

De acuerdo con la ABNT, la longitud de la parte útil de las muestras utilizadas en los

ensayos de tracción debe corresponder a 5 veces el diámetro de la sección de la parte útil.

Por acuerdo internacional, cuando sea posible una muestra debe ser de 10 mm de diámetro

y 50 mm de longitud inicial. No es posible retirar una muestra de este tipo, hay que adoptar

un cuerpo con dimensiones proporcionales a aquellos.

Las muestras con sección transversal rectangular generalmente se retiran de las placas,

hojas o tiras. Sus dimensiones y tolerancias de mecanizado se normalizan ISO/R377

siempre que ninguna norma brasileña correspondiente. Norma Brasileña (NBR 6152,

dez./1980) solamente indica que las muestras deben tener un buen acabado de la superficie

y sin grietas.


En material soldado puede ser removido especímenes con la soldadura en el medio o en la

dirección longitudinal de la soldadura, como se puede ver en las figuras siguientes.

Las pruebas de las muestras soldados por lo general sólo determinan el límite de resistencia

a la tracción. Esto se debe, en la realización de la prueba de tracción de una muestra con la

soldadura, tiempos simultáneamente dos materiales de diferentes propiedades (metal base y

metal de soldadura). Los valores obtenidos en prueba no representa las propiedades de una

u otra materia, ya que algunos se ven afectados por la otra. La resistencia máxima a la

tracción también se ve afectada por esta interacción, pero se determina, sin embargo, para

fines prácticos.

Preparación de la muestra para el ensayo de tracción

El primer procedimiento es identificar el material de la muestra. Las muestras pueden

obtenerse a partir de la materia prima o partes específicas del producto acabado.

Entonces, se debe medir el diámetro de la muestra en dos puntos de la longitud de la parte

útil, utilizando un micrómetro y promediando.


Por último, hay que golpear contra la muestra, es decir, la localización de las divisiones en

longitudes convenientes. En una muestra de ensayo de 50mm de longitud, las marcas deben

hacerse en 5 de 5 milímetros.

Ensayos de compresión

¿Cuál de compresión y tracción tienen en común?

En general, podemos decir que es una compresión axial, lo que tiende a provocar un

acortamiento del cuerpo sometido a este esfuerzo.

En los ensayos de compresión, las muestras se someten a una fuerza axial en el interior,

uniformemente distribuida toda la sección transversal de la muestra.

De la misma manera el ensayo de tracción, la prueba de compresión puede ser realizada en

una máquina universal de ensayos, con la adaptación de dos placas liso - uno fijo y uno

móvil. Es entre ellos que el espécimen se apoya y se mantiene constante durante la

compresión.


Relaciones que tienen para la tracción también se aplican a la compresión. Que un cuerpo

también significa somete a compresión deforma elástica y, a continuación, la deformación

plástica.

En la etapa de deformación elástica, el cuerpo vuelve a su tamaño original cuando la

retirada de la carga de compresión.

En la etapa de deformación plástica, el cuerpo retiene una deformación residual después de

ser descargado.

En los ensayos de compresión, la ley de Hooke también se aplica a la fase elástica

deformación, y es posible determinar el módulo elástico de diferentes materiales.

En la compresión, las fórmulas para el cálculo de la tensión, la

deformación y módulo son similares a los que ya se ha FÓRM

ULA

SIGNIFIC

ADO

T = F

T -> Tensión de Compresión

F -> Fuerza de Compresión

= (Lo – Lf) / Lo -> Deformación

Lo - Lf -> Variación de la compresión del

cuerpoE -> Módulo de Elasticidad

T -> Tensión

Limitaciones de la prueba de compresión

El ensayo de compresión no es ampliamente utilizado para los metales debido a las

dificultades para medir las propiedades evaluadas en este tipo de prueba. Los valores

numéricos son difíciles de verificar y pueden dar lugar a errores. Un problema que siempre

Tabla 1.2 Mecánica Telecurso 2000

se produce en la prueba de compresión es la fricción entre la muestra y las placas de la

máquina de ensayo. La deformación lateral de la muestra se ve impedida por la fricción

entre las superficies de la muestra y la máquina. Para mitigar este problema, es necesario

recubrir las caras superior e inferior de la muestra con material de baja fricción (parafina,

teflón, etc.).

Otro problema es la posible aparición de pandeo, es decir, la flexión de la muestra. Esto se

debe a la inestabilidad en la compresión de metal dúctil. Dependiendo de las maneras de

fijar el cuerpo de evidencia, hay varias posibilidades para el curvado.

Pandeo se produce principalmente en las muestras con una mayor relación de longitud a

diámetro. Por lo tanto, dependiendo del grado de ductilidad del material, es necesario

limitar la longitud de los especímenes, que debe ser 3-8 veces el valor de su diámetro. En

algunos materiales muy dúctiles esta relación puede alcanzar 1:1 (uno a uno).

Otra precaución que deben adoptarse para evitar el pandeo es para asegurar un perfecto

paralelismo entre las placas de los equipos utilizados en la prueba de compresión. Se debe

centrarse en el equipo de prueba muestra para asegurar que el esfuerzo de compresión se

distribuya uniformemente.

Ensayo de compresión en materiales dúctiles

En la compresión de materiales dúctiles va provocando una deformación lateral apreciable.

Esta deformación lateral continúa hasta que el espécimen de prueba se convierta en un

disco sin rotura que ocurre.

Esa es la razón por la prueba de compresión de los materiales dúctiles sólo proporciona

propiedades mecánicas relacionadas con la zona elástica.

Las propiedades mecánicas más valorados por el ensayo son: límite de proporcionalidad,

límite elástico y el módulo de elasticidad.

Prueba de compresión para materiales frágiles

El ensayo de compresión se utiliza sobre todo para materiales frágiles.

La única propiedad mecánica que se evalúa en ensayos de compresión de materiales

frágiles es su límite de resistencia a la compresión.

Al igual que en los ensayos de tracción, el límite de resistencia a la compresión se calcula a

partir de la carga máxima dividida por la sección original de la probeta.

Ensayo de compresión en el producto acabado

Ensayo de tubos aplanados - consiste en colocar un segmento de tubo de muestra que se

extiende entre los platos de la máquina y la aplicación de carga de compresión para aplanar

la muestra.

La distancia final entre las placas que varía en función del tamaño de la tubería a ser

registrada. El resultado es evaluado por la ocurrencia o ausencia de grietas o fisuras, sin

tener en cuenta la carga aplicada.

Esta prueba evaluar cualitativamente la ductilidad del material, y el tubo de cordón de

soldadura de la misma, debido a que el más largo es el tubo a deformar sin grietas, es el

material más dúctil.

Las pruebas en manantiales - Determinar la constante elástica de un resorte, o para

comprobar su resistencia, es la prueba de compresión.

Para determinar la constante del resorte, construir un gráfico de tensión-deformación, la

obtención de una pendiente que es la constante del resorte, a saber, el módulo de

elasticidad.

Por otro lado, para comprobar la resistencia del muelle, se aplica una carga determinada y

medir la altura del muelle después de cada carga.




Ensayo de cizallamiento

La fuerza que produce el cizallamiento

Mediante el estudio de la resistencia a la tracción y de compresión, que ha aprendido que,

en ambos casos, la fuerza aplicada sobre los especímenes actúa a lo largo del eje

longitudinal del cuerpo.

En caso de que se aplica la fuerza de cizallamiento para el cuerpo en la dirección

perpendicular a su eje longitudinal.

Esta fuerza de cizallamiento aplicada en el plano de la sección transversal (tensión plana)

hace que el esfuerzo cortante. En respuesta a la cizalla, el material se desarrolla en cada uno

de los puntos de su sección transversal de una reacción llamada de cizallamiento.

La resistencia al cizallamiento del material dentro de una situación de uso particular puede

determinarse por medio del ensayo de cizallamiento.

Prueba de Cizallamiento

La forma del producto final afecta a su resistencia al cizallamiento. Es por esta razón que el

ensayo de cizallamiento se realiza con mayor frecuencia en los productos terminados tales

como pasadores, remaches, tornillos, cordones de soldadura, varillas y placas.

También es por eso que no existen estándares para la especificación de los especímenes.

Cuando es el caso, cada empresa desarrolla sus propios modelos, en función de las

necesidades.

De manera similar a la tracción y la velocidad de compresión de aplicación de la carga debe

ser lenta, a fin de no afectar a los resultados del ensayo.

Por lo general, la prueba se lleva a cabo en la máquina de ensayo universal, que se adapta

algunos dispositivos, dependiendo del tipo de producto que se está probando.

Para probar los pernos, remaches y tornillos utilizase un dispositivo como el que se está

representado en la siguiente figura.

El dispositivo se fija en la máquina de ensayo y remaches, tornillos o clavos se insertan

entre las dos partes móviles.

Cuando se aplica un esfuerzo de tracción o de compresión en el dispositivo, una fuerza de

cizallamiento se transmite a la sección transversal del producto ensayado. Durante la

prueba, la fuerza se incrementará hasta que se produce la rotura en el cuerpo.


En el caso de la prueba de soldadura, el uso de muestras de ensayo son similares a las

empleadas en los ensayos de pinos. Excepto que en lugar de los pasadores, se utilizan

uniones soldadas.

Para probar bares, fijado a lo largo de su longitud con un extremo libre, que utiliza el

dispositivo a continuación:

En el caso de las placas de prueba, Una estampación se emplea para el corte, como lo que

se muestra a continuación.



En este ensayo determina por lo general sólo una tensión de cizallamiento, es decir, el valor

de la fuerza que causa la sección transversal de la ruptura del cuerpo se está probando.

Tensión de cizallamiento

El esfuerzo de corte es aquí identificado por CT. Para calcular el esfuerzo cortante, se

utiliza la fórmula:

TC = F / C

Donde F es la fuerza de cizallamiento y S es el área del cuerpo.

Ensayo de Torsión

Rotación y torsión

Piense en un cuerpo cilíndrico, unido por un extremo,

Imagine que este cuerpo pasa a sufrir la acción de una fuerza en la dirección de rotación,

aplicada en el extremo suelto del cuerpo.

El cuerpo tenderá a girar en la dirección de la fuerza, y que el otro extremo se sujeta, que

será sometido a una torsión alrededor de su propio eje. Si se supera un determinado umbral

de par, el cuerpo se rompe.

¿Por qué este esfuerzo es importante? Tal vez una situación concreta ayudará a visualizar

mejor. El eje motor del camión es un gran ejemplo sirve para ilustrar cómo este esfuerzo.

Un extremo del eje está conectado a la rueda a través del diferencial trasero. El otro

extremo está conectado al motor a través de la caja de cambios.

El motor transmite una fuerza de rotación a un extremo del eje.

En el otro extremo, las ruedas ofrecen resistencia al movimiento.

A medida que la fuerza que transmite el motor es mayor que la fuerza de resistencia de la

rueda, el eje tiende a girar y, en consecuencia, para mover su rueda.

Esta cepa provoca una deformación elástica del eje, como se muestra en la ilustración.

Revise cuidadosamente el dibujo anterior, tenga en cuenta:

· D es el diámetro del eje y L de su longitud;

· La letra griega minúscula j (fi) es el ángulo de elasticidad;

· El minúsculas letra griega q (theta) es el ángulo de torsión, medida en la sección

transversal del eje.

· En lugar de la fuerza de rotación aparece un nuevo elemento de Mt, lo que representa el

momento de guiñada.

Esto es lo que es momento de torsión y la forma en que actúa en la torsión.


No hay nada más molesto que un pinchazo en el momento equivocado. Y los neumáticos

siempre se mantienen en el momento equivocado! Si usted ha pasado a tener que cambiar

un neumático con una llave de brazo corto, que son capaces de evaluar la dificultad es

aflojar los tornillos de la rueda con el tipo de llave.

Un artificio simple que ayuda a reducir en gran medida la dificultad de esta tarea:

simplemente broche de presión el vástago de una llave de tubo, con el fin de extender la

longitud del brazo.

Es claro que el alargamiento del brazo de la llave es el factor que facilita el aflojamiento de

los tornillos, bajo el efecto del momento de la fuerza aplicada.

Momento de una fuerza es el producto de la intensidad de la fuerza (F) por la distancia del

punto de aplicación con respecto al eje del cuerpo sobre la que se está aplicando la fuerza a

(C).

Figura 1.23 Mecánica Telecurso 2000 Figura 1.24 Mecánica Telecurso 2000

En lenguaje matemático, el momento de una fuerza (M) puede ser expresada por la

fórmula:

F = Mf xC

De acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de tiempo es el

newton metro (Nm).

Cuando se trata de un esfuerzo de torsión, o momento de torsión también se denomina

torque.

Propiedades evaluadas en la prueba de torsión

Desde el momento de torsión y el ángulo de torsión se puede producir un gráfico similar a

la obtenida en el ensayo de tracción, que permite analizar las siguientes propiedades:


Estas propiedades se determinaron de la misma manera que en el ensayo de tracción y son

de igual importancia, sólo se refieren a la torsión.

Esto significa que la especificación de los materiales a ser sometidos a la torsión, es

necesario tener en cuenta que el par de torsión máximo que se aplique a un eje tiene que ser

menor que el límite de rendimiento de torsión.

Muestras para la prueba de torsión

Esta prueba se utiliza ampliamente para verificar el comportamiento de los ejes, barras de

torsión, piezas del motor y otros sistemas sujetos a la torsión. En tales casos, para ensayar

los productos en sí.

Cuando es necesario comprobar el comportamiento de los materiales se utilizan

especímenes.

Para una mejor precisión del análisis, se emplean muestras de sección circular completas o

huecas, es decir, varillas o tubos. Estos deben tener un mandril interno para evitar

abolladuras de las garras de los aparatos de ensayo. En casos especiales es posible utilizar

otras secciones.

Típicamente las dimensiones no están normalizados, es raro que elige esta prueba como

criterio de calidad de un material, excepto en situaciones especiales, tales como para

determinar los efectos de diversos tipos de tratamiento térmico en aceros, especialmente

aquellos en los que la superficie del cuerpo prueba o parte es la más afectada.

Sin embargo, la longitud y el diámetro del espécimen será tal que las mediciones de los

momentos de torsión y ángulos con precisión y que no impida el voladizo en las garras de

la máquina de ensayo.

Por otra parte, es muy importante para un centrado preciso de la muestra en la máquina de

ensayo debido a que la fuerza debe ser aplicada al centro del espécimen.

Equipos para ensayo de torsión

El ensayo de torsión se realiza en equipos específicos: una máquina de torsión.

Esta máquina tiene dos cabezas a la que se fija el espécimen.

Una de las cabezas se aplica al cuerpo giratorio y la prueba de par de torsión. El otro está

conectado a un péndulo que indica una escala, el valor del momento aplicado a la muestran.

La aparición de las fracturas varía espécimen está hecho de materiales dúctiles o frágiles.

Las muestras de ensayo tienen una fractura de material dúctil en un plano perpendicular a

su eje longitudinal.


Para materiales frágiles, fractura se produce de acuerdo a una superficie no plana, sino que

corta el eje longitudinal a lo largo de una línea, proyectada sobre un plano paralelo al eje 45

de la forma sobre la misma (fractura helicoidal).

Ciertamente, las cuestiones que acaba estudiando son realmente lejos de agotar la literatura

disponible sobre este tipo de prueba. Dependiendo de su área trabajo especial y requerirá

una profundización.

Dureza Brinell

Grado de la dureza: cómo empezó todo

Se registra que en el siglo XVII ya se evalúa la dureza de las piedras preciosas, frotándolas

con una lima. En el siglo XVIII desarrollado un método para la determinación de la dureza

del acero, que se raye con diferentes minerales. Sin embargo, el primer método de ensayo

de dureza estandarizada que tiene noticias basado en el proceso de trazado ha sido

desarrollado por Mohs 1822.

Este método dio lugar a la escala de dureza de Mohs, que presenta diez patrones de los

minerales, dispuesta en una creciente gama de grados 1-10, en función de su capacidad para

rayar o rayarse.



Ensayo de dureza Brinell

En 1900, J. A. Brinell da a conocer este ensayo, que es ahora ampliamente aceptado y

estandarizado, debido a la relación entre los valores obtenidos a partir de la prueba y los

resultados de resistencia a la tracción.

La prueba de dureza Brinell es comprimir lentamente una bola de acero endurecido,

diámetro D, sobre una superficie plana, pulida y limpia de un metal a través de una carga F

durante un tiempo t, la producción de un casquete esférico de diámetro d.

La dureza Brinell está representado por las letras HB.

Esta representación viene de Inglés Hardness Brinell, quieres decir Dureza Brinell.

Escala de Mohs (1822)

1 - Talco

2 - Yeso

3 - Calcita

4 - Fluorita

5 - Apatita

6 - Feldespato

7 - Cuarzo

8 - Topacio

9 - Zafiro y corindón

10 - Diamante

La dureza Brinell (HB) es la relación entre la carga aplicada (F) y el área esférica del

material impreso probado (Ac).

En lenguaje matemático:

HB = F / Ac

El área de la tapa esférica está dada por la fórmula: Dp, donde p es la profundidad de la

tapa.

Sustituyendo Ac en la fórmula para calcular el área de la impresión, se tiene:

HB = F / Dp

Debido a la dificultad técnica de la medición de la profundidad (p), que es un valor muy

pequeño, que utiliza una relación matemática entre la profundidad (p) y el diámetro (d) para

llegar a la fórmula matemática que permite el cálculo de la dureza HB , representada de la

siguiente manera:

HB = 2 F / (D (D - √ D 2−d 2))

Elección de las condiciones de ensayo

Representación de los resultados obtenidos

El número de dureza Brinell debe ser seguido por el símbolo HB sin ningún sufijo, donde

es la prueba estandarizada, con la aplicación de la carga durante 15 segundos.

En otras condiciones, el símbolo HB recibe un sufijo números que indican las condiciones

específicas de la prueba, en el siguiente orden: diámetro de la bola, de pago y tiempo de

aplicación de la carga.

Por ejemplo: 85 Un valor de dureza Brinell medido con una bola de 10 mm de diámetro y

una carga de 1000 kgf aplicado durante 30 segundos se representa como sigue:

85HB 10/1000/30

Ventajas y limitaciones de la prueba Brinell

La prueba de dureza Brinell se utiliza especialmente para la evaluación de la dureza de los

metales, metales ferrosos, hierro fundido, acero, productos de acero en general y las partes

no templadas.

Es la única prueba utilizado y aceptado para las pruebas sobre los metales que no tienen

estructura interna uniforme.

Se hace fácil el funcionamiento del equipo.

Además, el uso de este ensayo está limitado por la bola empleada. Usando las bolas de

acero endurecido sólo es posible medir la dureza de hasta 500 HB dureza mayor daño que

debido a que el balón.

La recuperación elástica es una fuente de errores debido a que el diámetro de la impresión

no es incluso cuando el balón está en contacto con el metal y, a continuación liberado de la

carga. Esta es más sensible el metal más duro.

La prueba no se debe realizar en superficies cilíndricas con un radio de curvatura de menos

de 5 veces el diámetro de la bola utilizada, ya que no habría flujo lateral medida material y



la dureza sería inferior a la real.

En algunos materiales se pueden producir deformaciones en el contorno de la impresión,

causando errores de lectura. Las siguientes figuras muestran una superficie con la

impresión normal y dos copias con la deformación. La figura representa la impresión

normal, b en la figura se observa que el material no era la adhesión a la pelota durante la

aplicación de la carga, y en la Figura c, los bordes están curvados, haciendo difícil la


lectura del diámetro

Dureza Rockwell

En que consiste el ensayo de Rockwell

En este método, la carga de ensayo se aplica en etapas, es decir, primero se aplica una

precarga para asegurar un contacto firme entre el penetrador y el material probado, y luego

se aplica la prueba de carga en sí.


La lectura de la dureza se lleva a cabo directamente en una pantalla acoplada a la máquina

de ensayo de acuerdo con una escala predeterminada, rango de dureza apropiada para el

material

.

Los penetradores utilizados en máquina de prueba de dureza Rockwell son esféricas (bola

de acero templado) o cónica (cono de diamante con forma cónica 120 °).


Descripción del Proceso

Paso 1: aproximarse a la superficie de la muestra del penetrador.

Paso 2: enviar la muestra a una precarga (carga más pequeña).

Paso 3: Aplicar la carga añadida a la parada del puntero.

Paso 4: quitar la carga más grande y leer el valor indicado en la pantalla en la escala

apropiada.

Cuando se utiliza un indentador de diamante cónica, hay que tener una lectura en la escala

exterior de la pantalla de resultados en negro. Cuando se utiliza el penetrador esférico, que

está leyendo el resultado en la escala roja.

En equipos con display digital, una vez establecida la escala a utilizar, el valor se da

directamente en la escala dada.


El valor indicado en la escala de la pantalla es el valor de dureza Rockwell.

Este valor corresponde a la profundidad alcanzada por el penetrador, resta la recuperación

elástica del material después de la eliminación de la mayor profundidad de carga y con la

aplicación de la precarga.

En otras palabras, la profundidad de la impresión producida por la carga más grande es la

base para la medición de la prueba Rockwell. A continuación se presenta una

representación esquemática de la profundidad producida por un indentador de diamante

cónico.

Equipo para ensayo de dureza Rockwell

Se puede llevar a cabo la prueba de dureza Rockwell de dos tipos de máquinas, tanto con la

misma técnica de operación, que se diferencian sólo por la precisión de sus componentes.

La máquina mide la dureza Rockwell estándar normal y es adecuado para la evaluación de

la dureza en general. La máquina de medir con mayor precisión la dureza superficial de

Rockwell y es adecuado para la evaluación de la hoja de dureza fina o banda, o las capas

superficiales de materiales.


En normal de la máquina Rockwell, cada división de la escala es equivalente a 0,02 mm

máquina de Rockwell superficial, cada división es igual a 0,01 mm.

La escala de dureza Rockwell se determina según el tipo de penetrador y el valor del

aumento de la carga. En la prueba de dureza Rockwell estándar utiliza un pre-carga de 10

kgf y una mayor carga puede ser de 60, 100 o 150 kgf.En Rockwell superficial dureza

pruebas precarga es de 3 kgf carga y superiores pueden ser 15, 30 o 45 kgf. Estas escalas no

tienen ninguna relación entre sí. Por lo tanto, tiene sentido comparar la dureza de los

materiales sometidos a pruebas de dureza Rockwell utilizando diferentes escalas. Es decir,

una escala probado material no puede ser comparado con otro material ensayado en la

misma escala. Y hablando de escalas, considere las siguientes tablas, que muestran las

escalas más utilizadas en los procesos industriales.

ESCALA DE DUREZA ROCKWELL NORMAL Y

APLICACINESCAR

GA

FAI

XA

CAMPO

A Negr

o

60 diamante

con 120°

20 a 88

HRA

Carbonatos,

delgadas láminas de

acero con capa C Negr

o

150 diamante

con 120°

20 a 70

HRC

Acero, titanio, aceros

profundidad de la capa

endurecida, materiales D Negr

o

100 diaman

te con

120°

40 a 77

HRD

Hojas delgadas de

acero con media capa

endurecidaB Rojo 100 esfera

diámetro

20 a 100

HRB

Aleaciones de cobre,

aceros templados,

aleaciones de

E Rojo 100 esfera

diámetro

70 a 100

HRE

Hierro, aluminio y

magnesioF Rojo 60 esfera

diámetro

60 a 100

HRF

Aleaciones de cobre

recocido, hojas

delgadas de metales G Rojo 150 esfera

diámetro

30 a 94

HRG

Hierro maleable,

cobre, níquel, zinc y

cobre-níquelH Rojo 60 esfera

diámetro

80 a 100

HRH

Aluminio, zinc,

plomoK Rojo 150 esfera

diámetro

40 a 100

HRK

Metales de cojinetes y

otra muy suave o

delgada

Representación de la dureza de Rockwell

El número de dureza Rockwell debe ser seguido por el símbolo de humedad relativa, con

un sufijo para indicar la escala utilizada.

Usando la dureza escalas Rockwell

Suponga que se le pide que haga una prueba de dureza Rockwell escala C. Uso de las tablas

presentadas anteriormente, que aportan escalas de dureza Rockwell, es posible identificar

las condiciones de aplicación ensayo. ¿Cómo hacer esto? Siga la manifestación.

- Una vez que la prueba se realiza en escala de C, usted ya sabe que es una prueba de

dureza Rockwell normal.

- La prueba de dureza Rockwell es normal, entonces la máquina que se utilizará es el

valor predeterminado.

- El rango de este penetrador de diamante es cónica.

- El penetrador debe ser de 120 º cónica.

- El ensayo es más alta carga de 150 kgf.

- La lectura del resultado se realiza en escala negro del reloj.

El HR15T representación indica que la información debe ser buscada en la superficie de la

escala Rockwell. Por lo tanto, la máquina debe ser la más exacta.

El penetrador es una bola de acero con un diámetro de 1,5875 mm. Se aplicará una carga de

precarga de 3 kgf y 15 kgf mayor.

El resultado debe ser leído la escala de color rojo.

Dureza Vickers

Calculo de la dureza Vickers

La prueba desarrollada por Smith y Sandland se hizo conocido como la prueba de dureza

Vickers, porque la compañía que fabrica las máquinas más generalizado de actuar con este

método fue llamado Vickers-Armstrong.

El número de dureza Vickers basado en el material ofrece resistencia a la penetración de

una pirámide de diamante con una base cuadrada y el ángulo entre las caras 136, bajo una

carga dada.

El valor de la dureza Vickers (HV) es la relación de la carga aplicada (F), el área de

impresión (A) a la izquierda en el cuerpo que se está probando. Esta relación, expresada en

el lenguaje matemático es como sigue: HV = F / A

La máquina no proporciona Vickers probar el valor del área de impresión de la pirámide,

pero permite obtener, por medio de un microscopio de medidas acopladas de diagonales (d1

y d2) formados por vértices opuestos de la base de la pirámide.


Conocer las mediciones diagonales, es posible calcular el área de las pirámides de base

cuadrada, (A) utilizando la fórmula:

A = d2 / ( 2 sen(136º / 2) )

Volviendo a la fórmula para el cálculo de la AT y mediante la sustitución de la fórmula

anterior, tenemos:

HB = 18544 F / d2

En la fórmula anterior, la fuerza debe ser expresada en kilogramo-fuerza (kgf) y "d"

corresponde a la diagonal media, a saber:

d = (d1 + d2) / 2


Además debe ser expresado en milímetros (mm). Si la máquina da el resultado en micras

(m), este valor debe ser convertido en milímetros.

Las cargas utilizadas en el ensayo Vickers

En este método, al contrario de lo que ocurre en Brinell, las cargas pueden ser de cualquier

valor, como las impresiones son siempre proporcionales a las cargas para un mismo

material. Por lo tanto, el valor de la dureza es la misma independientemente de la carga.

En aras de la estandarización, se recomiendan los cargos: 1, 2, 3, 4, 5,10, 20, 30, 40, 60, 80,

100, 120 kgf.

Para cargas muy elevadas (más de 120 kgf) en lugar de pirámide de diamante penetrador

también puede utilizar bolas de acero endurecido de 1 a 2 mm de diámetro en la misma

máquina.

En este caso, la máquina de ensayo Vickers se hace en la prueba de dureza Brinell.

Para aplicaciones específicas, se centró principalmente en las superficies tratadas

(cementación, temple) o para la determinación de los micro elementos de dureza

individuales de una microestructura, usamos la prueba de dureza Vickers.

La dureza Vickers procedimiento conveniente implica el mismo que la prueba de Vickers,

que utiliza únicamente para cargas menos de 1kgf. La carga puede tener valores tan

pequeños como de 10 ge.

En la dureza como la carga aplicada es pequeña, la impresión microscópica se produce,

como se muestra ampliado en el lado.

Defectos de la impresión

Una impresión perfecta, la prueba de Vickers, deberá presentar los lados rectos. Sin

embargo, puede haber errores de impresión, debido a hundimientos o adherencia del metal

alrededor de los lados del penetrador.

Cuando se producen estos fallos, aunque las mediciones de las diagonales son iguales, las

áreas de impresión son diferentes.

Debido a que el cálculo del valor de medición de la dureza de Vickers usando el promedio

de dos diagonales, estos errores afectar el resultado de dureza: tener un valor de dureza

mayor que el real en el caso de hundimiento, y un valor de dureza menor que la real en el

caso de la adhesión.

Se puede corregir estos defectos cambiando el valor de la carga de prueba para más o

menos, dependiendo del material y el tipo de defecto presentado.

Ventajas y limitaciones de la prueba de Vickers

El ensayo proporciona una escala de dureza Vickers continua medición de todos los rangos

de dureza en una sola escala.

Las impresiones son extremadamente pequeñas y, en la mayoría de los casos, hay partes

inutilizan, incluso terminado.

El penetrador, siendo el diamante, a mantener su forma.

Esta prueba se aplica a los materiales de cualquier espesor y también puede ser usado para

medir la dureza superficial.

Por otro lado, se debe tener especial cuidado para evitar errores de medición o aplicación de

la carga, que alteran los valores reales de la dureza.

La preparación de la muestra para la dureza debe hacerse obligatoriamente mediante

metalografía, mediante el uso de Preferiblemente, el pulido electrolítico para evitar el

endurecimiento de superficies.

Cuando el uso de cargas más pequeñas que 300 ge, no puede haber recuperación elástica,

por lo que es difícil de medir las diagonales.

La máquina de dureza Vickers requiere constante de calibración, ya que cualquier error en

la velocidad de aplicación de la carga ocasiona grandes diferencias en los valores de

dureza.

Dureza Shore

Descripción

Se basa en la reacción elástica del material cuando dejamos caer sobre él un material más

duro.

Si el material es blando absorbe la energía del choque, si el material es duro produce un

rebote cuya altura se mide.

La práctica se realiza en un "esclerómetro" o "escleroscopio", aparato formado por un tubo

de cristal de 300 mm de altura, por cuyo interior cae un martillo con punta de diamante

redondeada de 2,36g. La altura de la caída es de 254 mm y la escala está dividida en 140

divisiones

Condiciones de ensayo

Superficie plana, limpia, pulida y perpendicular al esclerímetro.

Procedimiento

Se deja caer un indentador en la superficie del material y se ve el rebote. Es adimensional,

pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de

calidad superficial. Es un método elástico, no de penetración como los otros.

Ensayos de Impacto

Fractura Frágil

Las fracturas producidas por el impacto pueden ser frágiles o dúctiles.

Las fracturas por fragilidad se caracteriza por aspecto cristalino y fracturas dúctiles tienen

aspecto fibroso.

Los materiales frágiles se rompen sin ninguna deformación plástica, abruptamente. Por lo

tanto, estos materiales no se pueden utilizar en aplicaciones en las que los esfuerzos

repentinos son comunes, tales como ejes de la máquina, bielas, etc.

Para estas aplicaciones son materiales deseables que tienen la capacidad de absorber y

disipar la energía de modo que no se produce rotura, es decir, materiales que tienen la

tenacidad.

Esta propiedad está relacionada con el material plástico se utilizan y por lo tanto, las

aleaciones de metales dúctiles en este tipo de aplicación.

Sin embargo, incluso cuando se utilizan aleaciones dúctiles con resistencia suficiente para

soportar una aplicación dada, se encontró en la práctica que un material dúctil puede rotura

es frágil.

Esta característica de los materiales se hizo más evidente durante la Segunda Guerra

Mundial, cuando se hicieron equipo militar para utilizar peticiones críticos, que atrae el

interés de los científicos en la materia.

Factores que influencian en el comportamiento frágil de los materiales dúctiles

Un material dúctil puede romper sin deformación plástica apreciable, es decir, tan frágil

cuando las siguientes condiciones:

Velocidad de aplicación de la carga suficientemente alta;

Grieta o corte en el material;

Use la temperatura del material suficientemente baja.

Algunos materiales son más afectados por la alta velocidad del choque, con una

sensibilidad que se llama sensibilidad a la velocidad.

Una grieta promueve la concentración de tensiones muy altas, lo que hace que la mayor

parte de la energía producida por la acción del golpe de Estado se concentra en una región

localizada de la pieza, con la consiguiente formación de fractura por fragilidad. La

existencia de una fisura, por pequeña que sea, cambia sustancialmente el comportamiento

de un material dúctil.

Esta característica del material dúctil a comportarse como frágil debido a la grieta, a

menudo se llama la sensibilidad a la ranura.

La temperatura tiene un efecto muy marcado sobre la resistencia de los metales a los

golpes, a diferencia de lo que ocurre en la resistencia estática.

La energía absorbida por una muestra varía considerablemente con la temperatura de

ensayo.

Una muestra a una temperatura T1 puede absorber mucha más energía que si estuviera a

una temperatura T2, mucho menor que T1, o puede absorber la misma energía a una

temperatura T3, ligeramente inferior a T1

Descripción de una prueba de impacto

Una prueba que permite estudiar el efecto de las cargas dinámicas es la prueba de impacto.

Esta prueba se utiliza para medir la tendencia de un metal se comportan frágil.

El choque o esfuerzo de impacto representa una dinámica en la naturaleza, porque la carga

se aplica de repente y bruscamente.

En efecto, no sólo es la fuerza aplicada a la cuenta. Otro factor es la velocidad de aplicación

de la fuerza. Fuerza asociada con la velocidad se traduce en energía.

La prueba de impacto es para medir la cantidad de energía absorbida por una muestra del

material, cuando se somete a la acción de una tensión de choque valor conocido.

El método más común para ensayos de metales es el golpe golpeado por una masa

oscilante.

La máquina correspondiente es el péndulo martillo.

El péndulo se lleva a una posición determinada, que adquiere una energía inicial.

Al caer, se encuentra en su camino de la muestra, que se rompe.

La trayectoria continúa hasta un cierto punto, que corresponde a la posición final en la que

el péndulo tiene una energía final.

La diferencia entre la energía inicial y final corresponde a la energía absorbida por el

material.

De acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de energía es el julio

adoptado. En máquinas más antiguas, la unidad de potencia se puede dar en kgf · m · kgf ·

cm o mm.

La máquina está provista de una escala que indica la posición del péndulo, y se calibra para

indicar la energía potencial.

Muestras

Las pruebas de impacto, se utilizan dos tipos de probetas con muesca: la Charpy e Izod.

Hay un tipo especial de hierro fundido y no ferroso fundiciones de aleación. Estas muestras

siguen las especificaciones de las normas internacionales, con base en la norma americana

ASTM E-23.

Las muestras Charpy comprenden tres subtipos (A, B, C) de acuerdo con la forma de la

muesca.

La siguiente figura muestra las formas y dimensiones de estos tres tipos de pruebas y

muescas.


Se requieren las diferentes formas de Match para asegurar que no hay ruptura de la muestra,

incluso en los materiales más dúctiles.

Cuando la caída del martillo no causa la ruptura de la muestra, la prueba debe repetirse con

otro tipo de muestra, la presentación de muesca más grave, para asegurar la ruptura. De los

tres tipos presentados, C es la más grande con una ranura, es decir, la ranura más dura. El

espécimen Izod tiene la misma forma de la muesca Charpy tipo A situado en una posición

diferente (no centrada).

La muestra se apoya en Charpy e Izod máquina se fija, lo que justifica su mayor longitud.

Los especímenes de hierro fundido y aleaciones no ferrosos fundiciones no tienen ranura.



La única diferencia entre el Izod y Charpy prueba de Charpy es que en el golpe se golpeó

en la cara opuesta a la muesca Izod y se golpeó en el mismo lado de la muesca.

Las dimensiones de la muestra, la forma y el tamaño de la muesca utilizan determinar un

estado de estrés, dado que no se distribuyen de manera uniforme en todo el cuerpo de la

evidencia en el juicio. Por lo tanto, esta prueba no proporciona un valor cuantitativo de la

tenacidad del metal.

La medida de energía es un valor relativo y sólo sirve para comparar los resultados

obtenidos en las mismas condiciones de ensayo. Esto explica por qué los resultados de este

ensayo no se aplican en el cálculo de proyectos de ingeniería.

Incluso tomando todas las precauciones para el control de la prueba, los resultados

obtenidos con varias muestras del mismo metal son muy diversas. Para llegar a

conclusiones fiables sobre el material de prueba, se recomienda evaluar por lo menos tres

especímenes.


Todo lo que se ha dicho hasta ahora acerca de la prueba de impacto supone su realización a

temperatura ambiente. En diversas condiciones de temperatura de la temperatura ambiente,

los resultados de este ensayo varían considerablemente.

Ensayos No Destructivos

Ensayos visuales

Ojo en el producto

El ensayo visual de los metales fue el primer método de ensayo no destructivo utilizado por

el hombre. Sin duda, es la prueba más barato, que se utiliza en todas las ramas de la

industria.

Por lo tanto, la inspección visual requiere una definición clara y precisa de los criterios de

aceptación y rechazo del producto objeto de la inspección. También requiere que los

inspectores capacitados y especializados para cada tipo o familia de productos.

Un inspector visual laminado no puede inspeccionar los castings y viceversa, sin formación

previa.

Las discontinuidades y defectos

Es importante que tengamos claro, al inicio de nuestro estudio, los conceptos de

discontinuidad o defecto partes. Estos términos son muy comunes en el área de ensayos no

destructivos. Para entenderlos, veamos un ejemplo sencillo: un vaso de vidrio con pequeñas

burbujas de aire dentro de su pared, formado debido a imperfecciones en el proceso de

fabricación, se pueden usar sin peligro para el usuario. Estas imperfecciones se clasifican

como discontinuidades.

Sin embargo, si estos mismos a la superficie de las burbujas en la superficie del vidrio, para

permitir que el líquido pase desde el interior hacia el exterior, que se pueden clasificar

como defectos, ya que impediría el uso de la copa.

En general, nos encontramos en la industria con numerosas variables del proceso que

pueden dar lugar a imperfecciones en el producto.

Estas imperfecciones se clasifican como discontinuidades o defectos.

Los responsables de esta actividad son los diseñadores profesionales, que a través de

cálculos de ingeniería, seleccionar los componentes de un producto relacionados con la

seguridad y ofrecer el rendimiento esperado por el cliente.

Herramienta principal del ensayo visual

La herramienta principal de la prueba visual es el ojo, órganos importantes del cuerpo

humano.

El ojo se considera un órgano inexacta. La visión varía en cada uno de nosotros, y se

muestra incluso más variable cuando se comparan las observaciones visuales de un grupo

de personas. Para reducir al mínimo estas variables, debe estandarizar factores tales como

el brillo, la distancia o el ángulo en el que se hizo la observación.

La ilusión óptica es otro problema en la ejecución de ensayos visuales. Pruébalo mira las

fotos de abajo y hacer las siguientes pruebas.

- ¿Qué rasgos son más cortos: la derecha o la izquierda?

- ¿Qué Elipse, es mayor, el interior inferior o superior?

- ¿Qué distancia es mayor entre los puntos A y B, o entre los puntos M y N?

Para eliminar este problema, las pruebas visuales, que utilizan instrumentos las

dimensiones de las discontinuidades que permiten, por ejemplo, una escala (regla). Repita

la prueba con una regla. Por lo tanto, se llega a conclusiones más fiables.

La inspección visual a simple vista se ve afectada por la distancia entre el ojo del

observador y el objeto examinado. La distancia recomendada para la inspección se

encuentra alrededor de 25 cm: por debajo de esta medida distorsiones comienzan a ocurrir

en vista del objeto.

Hay otros factores que pueden influir en la detección de discontinuidades en el ensayo

visual.

Superficies de las piezas o partes que se examinarán de limpieza La superficie debe ser

limpiada a fondo para que los residuos, tales como grasa, aceite, suciedad, óxido, etc. no

dificultar la detección de discontinuidades potenciales y / o a los defectos.

Acabado superficial El acabado de la superficie como resultado de algunos procesos de

fabricación, fundición, forja, laminación - puede enmascarar u ocultar discontinuidades, lo

que dependiendo de los requisitos de calidad de las piezas, deben ser cuidadosamente

preparada para, sólo entonces para ser examinados.

Nivel de iluminación y posicionamiento El tipo de luz que se utiliza demasiada influencia

en el resultado de la inspección visual. La luz blanca natural, o la luz del día es uno de los

más adecuados, pero unos problemas de diseño, la mayoría de las pruebas se realiza en

interiores, en el interior de las fábricas. Se utilizan, entonces, lámparas eléctricas, que debe

estar colocada detrás del inspector, o en cualquier otra posición, de modo que no dificulte

su punto de vista.

Discontinuidad contraste entre la superficie y el resto de la superficie de discontinuidad de

un producto dado debe producir un cambio, o una diferencia en relación con el área visual

clara de prueba. Esta característica debe ser evaluada antes de elegir el examen visual como

un método de determinación de discontinuidades para evitar posibles defectos son liberados

por error.

Ayudar a nuestros ojos

En ciertos tipos de inspecciones por ejemplo, la pared interior del tubo piezas de pequeño

diámetro y las piezas internas - es necesario el uso de instrumentos ópticos auxiliares, que

complementan la función de nuestro ojo. Instrumentos ópticos más utilizados son:

- Lupas y microscopios;

- Espejos y tuboscópios;

- Cámaras de circuito cerrado de televisión.

Vamos a conocer a cada uno de ellos más de cerca.

Lupas y microscopios

Lupas son la industria instrumento óptico más usado. La lente de aumento es una longitud

biconvexa focal pequeña, generalmente de 5 a 10 cm, lo que produce una imagen virtual

ampliada del objeto. Así que cuando el inspector utiliza una lupa, que está viendo la imagen

del objeto y no el objeto en sí. La imagen virtual es más grande y por detrás de él.

Existen en el mercado con varios vasos aumentos de aumento. El más común oscila entre

1,5 y 10 veces aumento, permitiendo observar discontinuidades a centésimas de milímetro.

Algunos tienen una escala graduada que permite aumentar drásticamente discontinuidades.

Los microscopios consisten en juegos de lentes llamados objetivo y ocular. Permiten que

las discontinuidades ampliación hasta miles de veces.

En la mayoría de los casos, se utilizan en la inspección de piezas pequeñas, tales como

resortes, roscas, pernos, pero en casos especiales pueden ser acoplados a partes grandes.

· Espejos y tuboscópios

Un ejemplo típico de espejo de inspección visual, que se produce en la vida cotidiana, es

cuando el dentista observa la boca del paciente con ese espejo fijado a una barra de metal.

En la industria, los espejos también se utilizan para la inspección de las esquinas,

soldaduras y superficies donde nuestros ojos no alcanzan.

Imagínese lo difícil que sería para observar las paredes internas de largos tubos de pequeño

diámetro, que se utiliza en la construcción de calderas e intercambiadores de calor, o en el

interior de la cámara de combustión de los motores de combustión interna. Sin tuboscópios

la observación no sería posible.

Instrumentos ópticos Tuboscópios se construyen con diferentes diámetros y longitudes, que

suelen tener su propio dispositivo de iluminación.

Asimismo, los microscopios, tuboscópios también tienen oculares y el objetivo. Sin

embargo, la imagen del objeto se pasa a través de la tuboscópio tubo hasta que el final de la

misma, donde una lente ocular que aumenta la imagen aún más.

Los tuboscópios pueden ser fabricados en una sola pieza o piezas que encajan entre sí. Una

característica importante para su funcionamiento es que giran alrededor del eje de su tubo,

lo que permite una inspección visual circunferencial. Esto es posible porque la parte que se

llama una rueda tuboscópio, que permite la rotación de la cabeza del instrumento para

cualquier ángulo.

Los jefes tuboscópios tienen diferentes formas y ángulos de incidencia, permitiendo

inspecciones en varios ángulos.

Cámaras de Circuito Cerrado de TV

Microcomputadores accesorios y cámaras de televisión de circuito cerrado son de gran

valor para las inspecciones visuales.

Una cámara de TV unido a la cabeza de un tuboscópio permite el inspector para llevar a

cabo las superficies de prueba a grandes distancias, esta característica se debe utilizar

cuando el entorno en el que es parte, o parte de ella a ser examinado, no es favorable debido

a gases tóxicos, altas temperaturas o radiación. Otro ejemplo es cuando se realiza una

inspección de larga duración que no se puede interrumpir, en cuyo caso es útil el uso de

cámaras de televisión.

Líquidos Penetrantes

Fundamentos

El método de ensayo no destructivo por líquido penetrante basado en el PRINCIPIO DE

CAPILARIDAD DE LOS LÍQUIDOS, que permite su penetración y retención en las

aberturas estrechas, tiene un amplio cambio de aplicación en la detección de defectos

abiertos a la superficie. El método se distingue de otros métodos de inspección

convencionales, porque es prácticamente independiente de la forma o geometría ubicación

de la pieza a examinar, requiere de un equipamiento mínimo (no depende de fuentes de

energía) y posee una gran sensibilidad en la detección de fallas.

Primitivamente ya se usaba este sistema de detección de fisuras, que consistía en la

penetración de aceite y posterior blanqueo con cal, utilizado en talleres ferroviarios para

encontrar fallas de fatiga en componentes de locomotoras y vagones.

Esta técnica consistía en las siguientes operaciones.

- Limpiar adecuadamente la pieza

- Sumergirla durante VARIAS HORAS en una mezcla de aceite al 25% y kerosene al

75% en caliente, con el fin de lograr la penetración.

- Quitar la pieza del baño, escurrirla y remover la mezcla de la superficie mediante

trapos.

- Blanquear la pieza con cal o tiza suspendida en alcohol.

- Finalmente, observar la misma con el fin de detectar las zonas en las que las

efloraciones de aceite en la cal revelan la presencia de defectos.

Este ensayo tenía limitaciones serias en cuanto a su sensibilidad, debido principalmente a

las características del líquido usado y a la falta de contraste en las indicaciones, como

también el desconocimiento de la mecánica física del sistema en sí. Para mejorar el control

de calidad en la producción de equipos y armamentos durante la segunda guerra mundial,

se perfeccionó sustancialmente esta técnica. Luego, en el año 1941, se patentó un método

muy mejorado, que se desarrolló sobre la base de la aplicación de conocimientos científicos

y técnicos, habiéndose logrado en la actualidad procesos de gran sensibilidad, capaces de

detectar fisuras cuyo espesor es del orden de tan solo décimas de micrones.

Clasificación de los líquidos penetrantes

En la descripción precedente se pudo observar que el tipo de líquido penetrante usado

determina variantes en la aplicación del método.

En los E.E.U.U. de Norte América son utilizadas las normas ASME SE-165 y MIL-1-6866,

las cuales coinciden en las definiciones de los distintos de penetrantes y en su clasificación,

difiriendo solamente en la simbología utilizada.

Dentro de las normas podemos dar la siguiente clasificación:

Tipo A (Fluorescentes)

- Lavable con H20

- Postemulsificables

- Removible con solvente

Tipo B (Tintas Coloreadas)

- Lavable con H20

- Postemulsificables

- Removible con solvente

De todos estos procesos, el tipo B 3 (tinta coloreada removible con solvente) es el más

difundido en cuanto a su utilización y aplicación.

Respecto al proceso B3, daremos el esquema de aplicación de la técnica

correspondiente:

1. Aplicación del solvente removedor.

2. Aplicación del penetrante, después del secado de la pieza.

3. Escurrido y remoción de la tinta mediante trapos o ligeramente embebidos en el

removedor.

4. Aplicación del revelador.

5. Realización de la inspección.

6. Remoción y limpieza de la pieza con el solvente removedor.

Debe mencionarse que, en cuanto a los materiales a utilizar para la elaboración de

líquidos penetrantes, los mismos son clasificador según Norma Militar Americana

25135.

Partículas Magnéticas

Fundamentos

El ensayo de Partículas Magnéticas es uno de los más antiguos que se conoce, encontrando

en la actualidad, una gran variedad de aplicaciones en las diferentes industrias. Es aplicable

únicamente para inspección de materiales con propiedades ferromagnéticas, ya que se

utiliza fundamentalmente el flujo magnético dentro de la pieza, para la detección de

discontinuidades.

Mediante este ensayo se puede lograr la detección de defectos superficiales y su

superficiales (hasta 3 mm debajo de la superficie del material). El acondicionamiento

previo de la superficie, al igual que en las Tintas Penetrantes, es muy importante, aunque no

tan exigente y riguroso.

La aplicación del ensayo de Partículas Magnéticas consiste básicamente en magnetizar la

pieza a inspeccionar, aplicar las partículas magnéticas (polvo fino de limaduras de hierro) y

evaluar las indicaciones producidas por la agrupación de las partículas en ciertos puntos.

Este proceso varía según los materiales que se usen, los defectos a buscar y las condiciones

físicas del objeto de inspección.

Para la magnetización se puede utilizar un banco estacionario, un yugo electromagnético,

electrodos o un equipo portátil de bobina flexible, entre otros. Se utilizan los diferentes

tipos de corrientes (alterna, directa, semi-rectificada, etc.), según las necesidades de cada

inspección. El uso de imanes permanentes ha ido desapareciendo, ya que en éstos no es

posible controlar la fuerza del campo y son muy difíciles de manipular.

Procedimiento

Para realizar la inspección por Partículas Magnéticas existen varios tipos de materiales que

se pueden seleccionar según la sensibilidad deseada, las condiciones ambientales y los

defectos que se quieren encontrar. Las partículas magnéticas pueden ser:

Secas

- Fluorescentes

- Visibles (Varios Colores)

Húmedas

- Fluorescentes

- Visibles (Varios Colores)

Principios Básicos

Cuando se estudia el comportamiento de un imán permanente, se puede observar que éste

se compone por dos polos, Norte y Sur, los cuales determinan la dirección de las líneas de

flujo magnético que viajan a través de él y por el espacio que lo rodea, siendo cada vez más

débiles con la distancia.

Si cortamos el imán en dos partes, observaremos que se crean dos imanes nuevos, cada uno

con sus dos polos, Norte y Sur, y sus correspondientes líneas de flujo magnético. Esta

característica de los imanes es la que permite encontrar las fisuras abiertas a la superficie, y

los defectos internos en una pieza, como se explicará a continuación.

La magnetización de un material ferromagnético se puede lograr mediante la inducción de

un campo magnético fuerte, desde una fuente externa de magnetización (un electroimán), o

mediante el paso de corriente directamente a través de la pieza. La fuerza del campo

generado es resultado de la cantidad de corriente eléctrica que se aplique y el tamaño de la

pieza, entre otras variables.

Una vez magnetizado el objeto de estudio, éste se comporta como un imán, es decir, se

crean en él dos polos magnéticos Sur y Norte. Estos polos determinan la dirección de las

líneas de flujo magnético, las cuales viajan de Norte a Sur.

Teniendo la pieza magnetizada (magnetización residual), y/o bajo la presencia constante del

campo magnético externo (magnetización continua), se aplica el polvo de limadura de

hierro seco, o suspendido en un líquido (agua o algún destilado del petróleo). Donde se

encuentre una perturbación o una fuga en las líneas de flujo magnético, las pequeñas

partículas de hierro se acumularán, formando la indicación visible o fluorescente,

dependiendo del material usado.

La perturbación o fuga del campo magnético se genera por la formación de dos polos

pequeños N y S en los extremos del defecto (fisura, poro, inclusión no-metálica, etc.). En la

figura se muestra este efecto.

Al igual que en la mayoría de los Ensayos No Destructivos, en la inspección con Partículas

Magnéticas intervienen muchas variables (corriente eléctrica, dirección del campo, tipo de

materiales usados, etc.), las cuales deben ser correctamente manejadas por el inspector para

obtener los mejores resultados. Por esta razón las normas MIL, ASTM, API, AWS y

ASME entre muchas otras, y los manuales de mantenimiento de las aeronaves, exigen la

calificación y certificación del personal que realiza este tipo de pruebas, con el fin de

garantizar la confiabilidad de los resultados y así contribuir a la calidad del producto. Entre

las regulaciones más conocidas de certificación de personal se encuentran: NAS-410, ISO

9712, SNT– TC–1A, ANSI/ASNT CP-189 y EN-473.

Ultrasonido

Descripción

Ensayos no destructivos por ultrasonidos es una técnica versátil que se puede aplicar a una

amplia variedad de aplicaciones de análisis de material.

Onda acústica que no puede ser percibida por el hombre por estar en una frecuencia más

alta de lo que puede captar el oído. Este límite se encuentra aproximadamente en los

20000Hz

En cambio otros animales, como murciélagos, delfines y perros, logran oír estas

frecuencias, e incluso utilizarlas como radar para orientarse y cazar.

En el ámbito militar el ultrasonido puede utilizarse como arma.

Las técnicas de ultrasonidos están encontrando más importancia, en el campo de ensayos no

destructivos.

Los primeros intentos de utilizar los ultrasonidos para las pruebas, no eran demasiado

exitosos debido a que la instrumentación disponible no era suficiente.

Además, el equipo existente era demasiado complicado para ser operado por cualquier

persona, ya que solo el personal técnicamente capacitado lo podía usar.

Durante la Segunda Guerra Mundial se incorporó al equipo de pruebas al ultrasonido.

La instrumentación, se ha desarrollado y mejorado para que las pruebas de ultrasonido se

estén convirtiendo en un método aprobado y aceptado.

Una ventaja importante de las pruebas de ultrasonido sobre otros métodos de material de

análisis es que a menudo se puede realizar durante el proceso o en línea.

Tipos de Ondas

Hay varios tipos de ondas ultrasónicas y son:

- Longitudinales

- Transversales

- Superficiales

La transmisión de la energía ultrasónica depende de la vibración de las partículas. Las

partículas se desplazan medida que la onda viaja a través del medio.

Método de Ensayo

En cuanto al tipo de acoplamiento, la prueba por ultrasonido puede ser clasificado en dos

grupos:

1. Ensayo por contacto directo: el medio de acoplamiento se coloca en una pequeña

cantidad entre la pieza y la cabeza, formando una película.

2. Prueba de inmersión: una pieza de la cabeza y se sumergen en un líquido, generalmente

agua, obteniendo así un perfecto acoplamiento.

3. La aplicación de este método requiere la construcción de dispositivos diseñados para el

tipo de probeta. Ahora que ya sabe lo que es una onda de sonido como las ondas se

propagan, que es el ultrasonido, los tipos de sensores y técnicas de acoplamiento, el

siguiente paso es la prueba.

Técnicas de ensayo

Por el tipo de transductor utilizado, podemos clasificar la prueba por ultrasonido cuatro

técnicas: la transparencia, el pulso-eco, y haciendo doble cristal angulares.

Técnica de transparencia

Observe la figura al lado.

Con no hay discontinuidades en el material, el receptor recibe aproximadamente 100% de

la señal transmitida.

Tener discontinuidades, el receptor recibe un porcentaje inferior a la señal emitida.

Esta técnica es más adecuada para procesos automáticos que implican grandes

producciones.

No es adecuado para los procedimientos de medición manuales, por varias razones:

Cansado de la celebración de dos cabezas;

Parte posterior puede ser inaccesible;

Dificultad de un buen acoplamiento de los dos lados;

Dificultad de posicionar correctamente las dos cabezas;

Dificultad en el manejo de los equipos y las dos cabezas al mismo tiempo.

Técnica de pulso-eco:

En las pruebas de ultrasonido en los procesos manuales, que suelen utilizar el tipo de cristal

único transductor, transmisor y receptor (pulso-eco), la facilidad de manejo y operación.

Es posible hacer una medición exacta cuando el transductor no está enviando la señal de la

llegada de un eco. En este caso, las ondas ultrasónicas tienen que ser pulsados para que el

cristal pueda recibir ecos de retorno de los latidos del corazón.

Es fácil comprender que si el emisor de impulsos golpeó una discontinuidad muy cerca de

la superficie, habrá un eco de retorno, antes de terminar la edición. En este caso, el signo de

la discontinuidad no se percibe.

Técnica del doble cristal

Para obtener piezas de ensayo con pequeño espesor, en la que se espera encontrar

discontinuidades cerca de la superficie, transductores de pulso-eco no son caso, por las

razones ya vistas.

En este caso, utilice otro tipo de transductor? El transmisor y el receptor (TR), con un doble

cristal. La zona muerta en este caso es más pequeña.

Transductores TR se utilizan a menudo para verificar las dimensiones Materiales y detectar,

localizar y evaluar los defectos superficiales.

Técnica con codificadores angulares

Imagínese la colocación de cualquiera de los transductores visto anteriormente en un

cordón de soldadura. Acoplamiento no tendría suficiente para la prueba.

En este caso, utilizamos los transductores angulares que permiten perfecto acoplamiento y

la detección de discontinuidades.

Radiografía Industrial

Introducción

Es un método que utiliza la radiación ionizante de alta energía que al pasar a través de un

material sólido, parte de su energía es atenuada debido a diferencias de espesores, densidad

o presencia de discontinuidades.

Las variaciones de atenuación o absorción son detectadas y registradas en una película

radiográfica o pantalla fluorescente obteniéndose una imagen de la estructura interna de una

pieza o componente.

Principio básico de la inspección radiográfica. Se basa en la propiedad que poseen los

materiales de atenuar o absorber parte de la energía de radiación cuando son expuestos a

esta.

La atenuación de la radiación ionizante es:

- Directamente proporcional al espesor y densidad del material.

- Inversamente proporcional a la energía del haz de radiación.

Las diferencias de atenuación producen diferencias en la ionización del bromuro de plata de

la película radiográfica y esto provocara (al revelar la película) cambios de densidad

radiográfica (grado de ennegrecimiento).

Un área obscura (alta densidad) en una radiografía, puede deberse a un menor espesor o a la

presencia de un material de menor densidad como escoria en una soldadura o una cavidad

por gas atrapado en una pieza de fundición.

Un área más clara (menor densidad) en una radiografía, puede deberse a secciones de

mayor espesor o un material de mayor densidad como una inclusión de tungsteno en una

soldadura de arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas de protección.

Aplicaciones

Para la detección, interpretación y evaluación de discontinuidades internas tales como

grietas, porosidades, inclusiones metálicas o no metálicas, faltas de fusión etc., en uniones

con soldadura, piezas de fundición y piezas forjadas.

Ventajas

Pueda usarse en materiales metálicos y no metálicos, ferrosos y no ferrosos.

Proporciona un registro permanente de la condición interna de un material.

Es más fácil poder identificar el tipo de discontinuidad que se detecta.

Revela discontinuidades estructurales y errores de ensamble.

Limitaciones

Difícil de aplicar en piezas de geometría compleja o zonas poco accesibles.

La pieza o zona debe tener acceso en dos lados opuestos.

No detecta discontinuidades de tipo laminar.

Se requiere observar medidas de seguridad para la protección contra la radiación.

Que es la radioactividad

Radioactividad

Es la desintegración espontánea de los núcleos atómicos de ciertos elementos ( isótopos

radioactivos ) acompañada de emisión de partículas radioactivas y de radiación

electromagnética.

Radiación

Son ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz ( 300 000 Km/s ), no

poseen carga eléctrica, ni masa, son capaces de penetrar materiales densos como el acero y

su energía es inversamente proporcional a su longitud de onda.

Radiación Ionizante

En la industria se emplean dos tipos de radiación para la inspección radiográfica:

- Rayos X.

- Rayos gamma

La principal diferencia entre ellos es su origen.

Características De Los Rayos X Y Gamma

Cumplen con la ecuación: V = l F Son ondas electromagnéticas. No tienen carga eléctrica

ni masa. Viajan en línea recta. Penetran la materia y el poder de penetración depende de la

energía. Ioniza la materia. El material radiado queda con una fluorescencia de tipo no

permanente. Son invisibles. Destruyen las células vivas.

GENERACIÓN DE RAYOS GAMMA g

Los rayos g son producidos por la desintegración nuclear de los átomos de isótopos

radioactivos, éstos pueden ser naturales (Radio 226) o artificiales (Iridio 192, Cobalto 60).

Isótopos Radiactivos Comerciales

Son obtenidos principalmente:

Como producto de la fisión nuclear; son recolectados y separados del mineral de deshecho

en un reactor atómico. Por bombardeo de neutrones a átomos para que su núcleo capture

neutrones y se tornen radioactivos sin cambiar a otro material o elemento.

Productos de la fisión nuclear

Kriptón – 83 (Kr-83), Estroncio – 90 (Sr-90), Cesio – 137 (Cs-137), Bario – 138 (Ba-138),

Por bombardeo de neutrones

Cobalto (Co-60), Iridio – 192 (Ir-192), Tulio – 170 (Tm-190)

Tipos de radiación nuclear

- Partículas o radiación alfa

- Partículas o radiación beta

- Radiación gamma

Características de la radiación alfa.

· Son núcleos atómicos de helio ( 2 protones y 2 neutrones )

· Son diez veces más ionizantes que los rayos g .

· Tienen bajo poder de penetración.

· Su velocidad es de 1/10 de la velocidad de la luz.

· Son fácil de detener con unas hojas de papel.

· Tienen carga eléctrica positiva.

Características de la radiación beta.

· Electrones emitidos desde el núcleo del átomo.

· Tienen bajo poder ionizante.

· Su velocidad es de 9/10 de la velocidad de la luz.

· Pueden detenerse con un espesor de ¼ in de material de

· Plástico. Tienen carga eléctrica negativa.

FUENTES DE RAYOS g

Son fuentes encapsuladas que contienen isótopos radioactivos metálicos o también pueden

ser sales o gases absorbidos en un bloque de carbón.

Son colocadas en contenedores blindados hechos de plomo o de Uranio para poder

manejarla y protegerse contra la exposición a la radiación; las hay con control automático

de exposición o manual.

Generación de los rayos X

Son producidos por la desaceleración brusca de los electrones al impactarse en un blanco o

tarjeta generalmente de tungsteno; la energía de los rayos es controlada por los Kilovolt y la

intensidad de los miliamperio.

Todas las radiografías deben estar libres de daños mecánicos, químicos u otras manchas

que al extenderse no enmascaren o puedan ser confundidas con imágenes de

discontinuidades en el área de interés.

Las manchas que deben evitarse son:

· Velado.

· Ralladuras, manchas de agua, manchas de los químicos.

· Rasguños, marcas dactilares, polvos marcas de corriente estática.

· Indicaciones falsas debido a pantallas defectuosas.

Los parámetros que deben cumplir son:

· Densidad radiográfica: Para rayos gamma, mínima 2.0 y la máxima es de 4.0.

· Variaciones de densidad: No deben ser mayores a –15% y + 30% de la densidad medida

en el penetrámetro.

· Marcas de localización.

· Indicadores de calidad de imagen.

· Sensibilidad radiográfica.

· Calidad radiográfica

T = espesor del penetrámetro

Ley de la inversa al cuadrado. La intensidad de la radiación es inversa al cuadrado de la

distancia.

Dónde:

· I1 = Intensidad en el punto 1

· I2 = Intensidad en el punto 2,

· D1 = Distancia en el punto 1,

· D2 = Distancia en el punto 2

Tiempo De Exposición Para Rayos X

Para radiaciones con rayos X

Cantidad de Kilovolt y la intensidad de los miliamperio para la exposición.

· Distancia focal

· Espesor

· Tipo de material

La distancia considerada es de 70 cm para otra distancia se emplea la ecuación

Dónde:

· T = Tiempo de exposición a una distancia de 70 cm ( minutos ),

· T1 = Tiempo de exposición con distancia diferente de 70 cm ( minutos ),

· D = Distancia de la fuente al film (70 cm ),

· D1 = Distancia de la fuente al film diferente a 70 cm

Seguridad radiológica

· La unidad que se emplea para definir el efecto biológico de la radiación en el hombre el

Rem

· .Los instrumentos empleados para detectar la radiación son los llamados dosímetros y

para la medición utiliza las unidades Roetgens o Rem.

· Una persona menor de 18 años no debe ser radiólogo.

· La máxima exposición a que debe exponerse una persona es 5 Rem por año.

· Una persona no debe recibir más de 1.3 Rem durante 3 meses.

· Una persona no debe recibir más de 100 mili Rem durante una semana.

· Cualquier persona que adquiera una dosis superior a las limitaciones anteriores debe

someterse a tratamiento médico.

· En el caso de una persona civil, la radiación permisible corresponde a la décima parte

de la recibida por un radiólogo.

Procesado de la película

Una vez radiografiada la pieza y estando preparados los líquidos químicos para el

procesado de la película, se procede de la siguiente forma:

· Al entrar al curto obscuro se encenderá la lámpara de luz ámbar.

· Sacar la película del porta películas y colocarla en el gancho.

· Revelado. Sumergir la película en el revelador durante 5 minutos, con el fin de reducir

los halogenuros de plata en la película.

· Lavado intermedio. Después del revelado, la película se lavará con agua durante 1

minuto.

· Fijado. Introducir la película en el fijador durante 10 minutos.

· Lavado final. La película se lavará en agua para retirar el fijador.

· Secado. Por último se dejará secar la película, ya se al aire libre o algún sistema para

este fin.

Ensayo Metalográfico

Introducción

La metalografía es la parte de la metalurgia que estudia las características estructurales o de

constitución de los metales y aleaciones, para relacionarlas con las propiedades físicas,

mecánicas y químicas de los mismos.

La importancia del examen metalográfico radica en que, aunque con ciertas

limitaciones, es capaz de revelar la historia del tratamiento mecánico y térmico que ha

sufrido el material.

A través de este estudio se pueden determinar características como el tamaño de grano,

distribución de las fases que componen la aleación, inclusiones no metálicas como

sopladuras, micro cavidades de contracción, escorias, etc., que pueden modificar las

propiedades mecánicas del metal.

En general a partir de un examen metalográfico bien practicado es posible obtener un

diagnóstico y/o un pronóstico.

El examen metalográfico puede realizarse antes de que la pieza sea destinada a un fin, a los

efectos de prevenir inconvenientes durante su funcionamiento, o bien puede ser practicado

sobre piezas que han fallado en su servicio, es decir, piezas que se han deformado, roto o

gastado. En este caso la finalidad del examen es la determinación de la causa que produjo la

anormalidad.

Básicamente, el procedimiento que se realiza en un ensayo metalográfico incluye la

extracción, preparación y ataque químico de la muestra, para terminar en la observación

microscópica. Si bien la fase más importante de la metalografía es la observación

microscópica, la experiencia demuestra que poco se puede hacer si alguna de las

operaciones previas se realiza deficientemente.

Si la etapa de preparación no se realiza cuidadosamente es posible que se obtenga una

superficie poco representativa del metal y sus características. Una preparación incorrecta

puede arrancar inclusiones no metálicas, barrer las láminas de grafito en una muestra de

fundición, o modificar la distribución de fases si la muestra ha sufrido un

sobrecalentamiento excesivo.

A continuación se hará una breve descripción de cada uno de los pasos previos a la

observación en el microscopio, comenzando por la extracción de la muestra, siguiendo con

las distintas fases de preparación de la misma y por último se describe el ataque químico a

la muestra y la observación microscópica.

Extracción de la muestra

Durante la extracción de la muestra es fundamental considerar el lugar de donde se

extraerá la probeta y la forma en que se hará dicha extracción.

Se debe tener en cuenta que no es indiferente el lugar de donde se extraerá la muestra,

según sea el objetivo del examen. Por ejemplo cuando se trata de una pieza rota en servicio

y el objeto del examen es determinar las causas de dicha falla, la probeta debe extraerse, en

la medida de lo posible, de la zona puntual donde la pieza ha fallado. Esto permitirá obtener

la mayor información posible de las características del material en dicha zona y así obtener

mejores conclusiones sobre las posibles causas de la falla. Por ejemplo, si se pretende

determinar si un trozo de alambre posee trabajo en frio, causado por algún proceso de

trefilado, se deberá observar una cara paralela al eje longitudinal de dicho trozo; por lo

tanto la extracción de la muestra estará determinada por esta condición. En síntesis se

debe lograr una muestra representativa del material a examinar.

En cuanto a la forma de extracción de la probeta se debe tener en cuenta que esta operación

debe realizarse en condiciones tales que no afecten la estructura superficial de la misma.

Por lo tanto se debe cuidar que la temperatura del material no se eleve demasiado durante el

proceso de extracción.

La extracción se puede hacer con cierras de corte manual, o en el caso de piezas muy

duras con cortadoras sensitivas muy bien refrigeradas.

Preparación de la muestra

Se divide en tres fases:

- Desbaste Grosero

- Desbaste Final

- Pulido

Desbaste Grosero

El desbaste grosero se practica una vez extraída la probeta con la finalidad de reducir las

irregularidades, producidas en la operación de extracción, hasta obtener una cara lo más

plana posible. Esta operación puede realizarse con una cinta de desbaste o bien en el caso

de materiales no muy duros como aceros sin templar y fundiciones se puede hacer con lima,

aunque aumente algo la distorsión que se produce en la superficie a causa de la fluencia del

material.

De cualquier manera que se practique el desbaste grosero siempre se debe cuidar que la

presión no sea exagerada para que la distorsión no sea muy importante, ni la temperatura de

la superficie se eleve demasiado

Desbaste Final

La operación de desbaste final comienza con un abrasivo de 150, seguido del 250, 400, para

terminar con el 600 o 1000.

El desbaste se puede realizar a mano o con desbastadoras mecánicas.

Para el caso de desbaste manual el papel abrasivo se coloca sobre una placa plana y limpia

y se mueve la probeta longitudinalmente de un lado a otro del papel aplicándole una

presión suave; se debe mantener la misma la dirección para que todas las rayas sean

paralelas. Durante la operación se debe dejar que una corriente de agua limpie los pequeños

desprendimientos de material y a su vez lubrique y refrigere la zona desbastada.

El final de la operación sobre un papel está determinado por la desaparición de las rayas

producidas durante el desbaste grosero o el papel anterior. Para poder reconocer esto

fácilmente se opera de manera que las rayas de un papel a otro sean perpendiculares, es

decir se debe rotar 90º la dirección de movimiento de la probeta cada vez que se cambia de

abrasivo. Además cada vez que se cambia de abrasivo es conveniente lavar la probeta y

enjuagarse las manos para no transportar las partículas desprendidas en el abrasivo anterior,

ya que esto puede provocar la aparición de rayas.

La presión que se aplica a la probeta no debe ser exagerada ya que esto aumenta la

distorsión y además pueden aparecer rayas profundas. La presión debe ir disminuyendo a

medida que se avanza en la operación.

Si el desbaste se realiza en forma automática las precauciones son las mismas que para el

desbaste manual. En este caso el abrasivo esta adherido sobre un disco de 20 cm de

diámetro, aproximadamente, que gira a velocidades que pueden oscilar entre 250 y 600

RPM; las velocidades más altas se usan con los abrasivos más gruesos.

Pulido

El pulido tiene por objeto eliminar las rayas finas producidas en el desbaste final y

producir una superficie con características especulares. Esta operación por lo general se

realiza en forma mecánica y se utiliza un paño impregnado con partículas de algún abrasivo

en solución acuosa.

Básicamente, se pueden utilizar dos tipos de paños: con pelo (pana, terciopelo, lanas) y sin

pelo (seda natural). Se debe elegir el que más se adapte al tipo de material a examinar. Por

ejemplo, el pulido de muestras de fundición se debe realizar con paños sin pelo para evitar

el arrancamiento de grafito.

En cuanto a los abrasivos pueden ser: pasta de diamante, alúmina, alumdun, etc. El abrasivo

comúnmente utilizado es la alúmina, que es oxido de aluminio en partículas y que

comercialmente se obtiene en forma de pastas o soluciones acuosas.

Se debe cuidar que la humedad del paño sea la adecuada, es decir, si la humedad es

excesiva la acción abrasiva se retardará demasiado y si es escasa la probeta tiende a

mancharse.

Si bien es muy cierto que cuanto más pulida este la superficie más clara será la imagen que

obtengamos en el ocular, muchas veces no es necesario llegar hasta un pulido perfecto, sino

que bastará con que la densidad de rayas en la superficie sea lo suficientemente baja y

preferentemente en una sola dirección.

Si con un aumento de 500x se pueden distinguir porciones lisas más o menos grandes entre

las rayas, entonces el pulido puede darse por terminado.

Dado que las zonas rayadas serán más atacadas que las zonas lisas, si la densidad de rayas

es muy alta y si a su vez están en dos o más direcciones, el oscurecimiento de las rayas

durante el ataque cubrirán los detalles de la estructura del material.

Métodos de Preparación

La preparación de metales blandos y dúctiles es difícil en el sentido de que el metal blando

fluye con mucha facilidad y se generan capas de metal distorsionado que enmascaran la

verdadera estructura (Aluminio y sus aleaciones, Cobre y sus aleaciones, Plomo, etc.)

Por otra parte la conservación de algunas inclusiones en las muestras de acero o las láminas

de grafito en las funciones requieren de técnicas algo más específicas de preparación. Así

por ejemplo la preparación de una muestra de fundición requiere un pulido cuidadoso sobre

un paño sin pelo, en una sola dirección, y con la humedad adecuada para que las láminas de

grafito no sean arrancadas durante este proceso.

De esto se desprende que la preparación de las muestras no es un procedimiento estricto y

abarcativo para cualquier tipo de material, sino que en general es necesario un estudio más

o menos cuidadoso del tema de acuerdo al tipo de material a analizar y a los resultados que

se pretendan obtener.

Distorsión

Es un fenómeno natural que se produce en la superficie durante las operaciones de desbaste

y pulido. Los esfuerzos mecánicos que introducen las partículas de abrasivo, sumado al

efecto térmico producen la fluencia del metal en la superficie de la muestra. Esta fluencia

de metal destruye, al menos parcialmente, el estado cristalino del metal.

Dado que la superficie resultante posee una energía libre mayor, sumado a que dicha

distorsión solo posee una profundidad de algunas distancias interatómicas, en general este

efecto es eliminado luego del ataque químico. En caso que la distorsión no sea eliminada en

el primer ataque, serán necesarias 3 o 4 sesiones alternadas de ataque y pulido.

Ataque Químico

El ataque químico de la cara que se observará tiene por objetivo poner en evidencia,

mediante un ataque selectivo, las características estructurales de la muestra.

Al aplicar el reactivo sobre la superficie a observar, las características de la estructura son

reveladas como consecuencia de un ataque selectivo de la superficie. Esto se debe a que las

distintas fases así como los planos cristalográficos diferentemente orientados poseen

diferencias en la susceptibilidad al ataque.

En general aquellas regiones de la estructura donde la energía libre del sistema es mayor,

como por ejemplo los límites de fases, bordes de grano, etc., son atacadas más rápidamente

que las regiones monofásicas o ínter granulares.

Los reactivos de ataque por lo general son ácidos orgánicos disueltos en agua, alcohol,

glicerina, etc. El grado de ataque de una probeta es función de la composición, temperatura

y tiempo de ataque.

Para que el ataque sea apropiado es necesario elegir el reactivo de acuerdo a la composición

de la probeta, es decir, un reactivo a base de per sulfato de amonio es ideal para atacar

probetas de cobre y latón, pero no es adecuado para atacar al acero o aleaciones ferrosas.

En cambio el nital (solución acuosa o alcohólica de ácido nítrico al 2% o hasta el 5%) es

uno de los reactivos más comúnmente usado en aleaciones ferrosas y aceros. En la tabla 1

se encuentran algunos reactivos con su composición y usos más frecuentes.

En general, dado un reactivo, el tiempo de ataque es una variable fundamental, y en general

debe ser determinado en forma práctica. Un tiempo de ataque demasiado corto (subataque),

no permitirá que el reactivo actúe lo suficiente y por lo tanto no se obtendrá un buen

contraste entre las fases, o los bordes de grano aun no habrán aparecido. Por otro lado, un

sobre ataque proporcionará una cara obscura con bordes de grano demasiado anchos,

resultando dificultoso una distinción clara de las proporciones de cada una de las fases.

En este sentido la experiencia indica que en el caso de no conocer el tiempo de ataque

adecuado, es conveniente comenzar con secciones acumulativas de ataques de corta

duración y observaciones microscópicas hasta lograr el contraste apropiado.

En el caso que se produjese un sobre ataque será necesario pulir la probeta en el abrasivo

más fino y también en el paño antes de atacar nuevamente durante un tiempo menor.

Métodos de Ataque

Antes de realizar el ataque se debe limpiar y desengrasar con alcohol la cara de la muestra a

atacar y luego se debe secar con aire caliente.

Los modos de ataque principalmente son dos: uno sumergiendo la probeta en el reactivo

con la cara que se observará hacia arriba y el otro es mojando un algodón con el reactivo y

frotar la cara de la probeta.

Transcurrido el tiempo de ataque se debe tomar la probeta y lavar con agua o alcohol e

inmediatamente se debe secar con aire caliente. En el caso que se lave con agua es

conveniente enjuagar rápidamente la probeta con alcohol y luego secarla con aire, esto

previene la formación de manchas de óxido.

La muestra se debe manipular en todo momento con pinzas por dos razones fundamentales:

para no tener inconvenientes con el reactivo y para no tocar la muestra con las manos ya

que esto manchará la superficie de la misma.

Conclusiones

- Para poder realizar un correcto análisis sobre muestras de los materiales es importante

realizar estas pruebas de ensayo ,

- No todas las pruebas de ensayo se pueden utilizar sobre todos los materiales

- Cada una de las pruebas de ensayo tiene las particularidades especiales para poder

realizarlas en distintos tipos de materiales.

- Siempre es importante realizar las pruebas de ensayo sobre las muestras que se pueden

obtener en la producción de una fábrica para ver el tipo de calidad que tiene la pieza, y

como es que se puede mejorar el proceso para obtener materiales y muestras de mejor

calidad.

Bibliografía

- Telecurso 2000 Mecânica (Ensaios de Materiais).

- Ciencia e ingeniería de los materiales Donald R. Askeland.

-

monografia de pruebas de ensayo de materiales.docx

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