TEMA 1: ENSAYO Y MEDIDA DE LAS

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Realizado por: Rebeca Ortiz López

INDICE

1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

¿QUÉ SE PRETENDE?

-Conocer las propiedades de los

materiales.

- Simular las condiciones una vez expuestos

a) Según la rigurosidad del ensayo:

Ensayos científicos: Se obtienen valores precisos y reproducibles de las propiedades ensayadas (condiciones normalizadas) Ensayo de tracción (kp/mm2)

Ensayos tecnológicos: Se comprueba si un material es adecuado para una cierta utilidad. Pruebas de caída, maleabilidad de un material de forja, flexión alternativa en alambres.http://materialesensegundo.blogspot.com.es/2011/05/ensayos-tecnologicos_23.html

Organismo normalizador

en España:

Dicta Normas UNE

(Una Norma Española)

CLASIFICACIÓN

b) Según la naturaleza del ensayo:

Ensayos químicos: composición del material.

Ensayos metalográficos: estructura interna

Ensayos físicos: densidad, punto de fusión, de ebullición, conductividad eléctrica, etc.

Ensayos mecánicos: resistencia del material Ensayo de dureza, tracción, choque, fatiga o diversos tecnológicos.c) Según su utilidad:

Ensayos destructivos: produce rotura o daño en la estructura del material. Ejemplos:

Ensayos mecánicos: tracción, dureza, compresión, flexión, pandeo , torsión.

Ensayos físicos: ebullición, conductividad eléctrica.

Ensayos químicos: corrosión.

Ensayos no destructivos: se analizan los defectos de la pieza sin dañar su estructura. Ejermplos:

Ensayos de defectos: Sónicos, ultrasónicos, magnéticos, eléctricos, rayos x, rayos gamma, etc.

Estructurales: Cristalográficos, micrográficos, etc.

d) Según la velocidad de aplicación de las fuerzas:

Ensayos estáticos: La velocidad no influye en el resultado.

Ensayo de tracción

Ensayos dinámicos: la velocidad juega un papel decisivo.

Ensayo de flexión, por choque.

CLASIFICACIÓNINDICE

1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE TRACCIÓN

https://www.youtube.com/watch?v=-5CStao_C2U

¿En qué consiste?

El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada, con una longitud inicial Lo, que se ha amarrado entre las mordazas de una máquina. Una de las mordazas de la máquina esta unida al cabezal móvil y se desplaza respecto a la otra con velocidad lenta y constante.

https://www.youtube.com/watch?v=4p7bvJGN4Po

Determina las propiedades mecánicas de un material. (Ensayo mecánico)

Durante el ensayo se mide el alargamiento AL, al estar sometido a una Fuerza F. Diagrama de Tensión -Deformación

La deformación es adimensaional. Se puede expresar en %

Esfuerzo o Tensión aparente: Fuerza aplicada por unidad de sección

Deformación: alargamiento experimentado entre su longitud inicial

INDICE

1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

1 Mpa = 10^6 Pa

1 Gpa = 10^9 Pa

Diagrama

Tensión -Deformación

Zona elástica (OE): si se detiene recupera su longitud inicial.

Zona plástica (EU): aunque se detenga, no recupera su longitud inicial

Zona proporcional (OP): relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación

Zona no proporcional (PE): no existe relación de proporcionalidad entre tensión y deformación.

Zona de deformación plástica uniforme (ER): Se consiguen grandes alargamientos con un pequeño incremento de la tensión. En el punto R existe el límite de rotura y la tensión en ese punto se llama tensión de rotura ( σR).

Zona de estricción o de deformación plástica localizada (RU): aunque disminuye la tensión, el material se deforma hasta la rotura.

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1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE TRACCIÓN

INDICE

1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Límite de proporcionalidad

Tensión a partir de la cual las deformaciones dejan de ser proporcionales a las tensiones.

Límite de elasticidadTensión a partir de la cual las deformaciones en la probeta dejan de ser reversibles.

Límite de deformación permanente.

Tensión que provoca una deformación permanente.

Límite de pérdida de proporcionalidad.

Tensión que provoca un alargamiento no proporcional.

Módulo de Young (E).

Relación entre la tensión y la deformación en la zona proporcional.

Resultados del ensayo

ENSAYO DE TRACCIÓN

INDICE

1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Resistencia a tracción.

Máxima tensión que soporta la probeta en el ensayo.

Resistencia a la rotura.

Tensión soportada en el momento de la rotura. Es muy próxima a la resistencia a la tracción y no tiene interés práctico.

Alargamiento de rotura.

Mayor alargamiento plástico alcanzado en la probeta.

LF

ENSAYO DE TRACCIÓN

Resultados del ensayo

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1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Estricción de rotura.

Disminución de la sección después de rotura.

Trabajo de deformación.Superficie bajo la curva fuerza-alargamiento.

• Representa el trabajo para romper la probeta.• También la capacidad del material para absorber trabajo.

ENSAYO DE TRACCIÓN

Resultados del ensayo

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1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

TENSIÓN APARENTE Y VERDADERA (I y II)

DEFORMACIÓN APARENTE Y VERDADERA (III)

CURVA DE TRACCIÓN VERDADERA (IV)

ENSAYO DE TRACCIÓN

Curva de tracción verdadera

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1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

1. DISEÑO DE ELEMENTOS DENTRO DE LA ZONA DE

PROPORCIONALIDAD.

Se asegura que la

deformación sea reversible.

2. NO SE SUELE CONOCER EXACTAMENTE LAS FUERZAS QUE

ACTUAN.

Peso del puente, automóviles, personas, viento, nieve, etc.

3. SE SUELEN MAYORAR LAS FUERZAS ACTUANTES

Se multiplican por un coeficiente de seguridad.

4. SE SUELE MINORAR LA RESISTENCIA DEL MATERIAL

Se divide por un coeficiente mayor que la unidad.

ENSAYO DE TRACCIÓN

Tensión máxima de trabajo

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1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Definición de dureza:

Resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado.

Depende de su elasticidad y de su estructura cristalina.

En los metales puros la dureza aumenta proporcionalmente a la cohesión y al nº de átomos por unidad de volumen.

ENSAYO DE DUREZA

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1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE DUREZA AL RAYADO

Escala de Mohs: Fue establecida por el alemán Friedrich Mohs. Se compara el material que se quiere analizar con 10 minerales:

Método impreciso. No puede utilizarse para medir la dureza de los metales.

Dureza Martens: Se emplea un cono de diamante con el que se raya la superficie del material.

La dureza es el inverso de la anchura. A mayor anchura, menor dureza.

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1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE DUREZA A LA PENETRACIÓN

Ensayo Brinell

PENETRADOR: Esfera de acero templado gran

dureza

DIAMETRO: entre 1 y 10 mm

CARGA: entre 3000 – 1,25 kp / 15 seg.

Unidad dureza Brinell: kp/mm2

HB: Hardness Brinell

kp/mm2

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1) TIPOS DE ENSAYOS

2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE DUREZA A LA PENETRACIÓN

Ensayo Brinell Limitaciones de la huella:

El diámetro de la bola ha de elegirse en función del espesor de la pieza sometida a ensayo.Relación Fuerza-Diámetro:

Resistencia a tracción en función de su dureza brinell.

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2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE DUREZA A LA PENETRACIÓN

Ensayo Brinell

INCONVENIENTES

• NO SE PUEDE HACER SOBRE SUPERFICIES ESFÉRICAS O CILÍNDRICAS.

• GRANDES ERRORES DE MEDIDA CON PEQUEÑA DEFEFORMACIÓN DE LA HUELLA.

• SOLO SE APLICA A MATERIALES DE DUREZA NO MUY ALTA Y MENOR QUE EL PENETRADOR.

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2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE DUREZA A LA PENETRACIÓN

Ensayo Vickers

PENETRADOR: Diamante en forma de pirámide Angulo de 136 º entre dos caras opuestas.Dureza Brinell y Vickers coinciden hasta el valor 300 Unidad dureza Vickers: kp/mm2

La fuerza Vickers se calcula:

kp/mm2

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4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE DUREZA A LA PENETRACIÓN

Ensayo Vickers

VENTAJAS CON RESPECTO A BRINELL

• No es necesario sustituir penetrador con las cargas.

• Se puede usar en superficies curvas.

• Valor de dureza independiente de la carga.

• Se puede usar para materiales más duros que

Brinell.

La carga suele ser de 30 Kp ( 1 á 120) Los espesores pueden ser más pequeños que Brinell

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2) ENSAYO DE TRACCIÓN

3) ENSAYO DE DUREZA

4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE DUREZA A LA PENETRACIÓN

Ensayo Rockwell

MUY USADO POR RÁPIDO MENOS EXACTO QUE OTROS. SE MIDE LA PROFUNDIDAD

HUELLA (no área):ROCKWELL B ( HRB): - Materiales blandos (60-150 HV) y

bola acero de 1,59mm de ᴓ

ROCKWELL C (HRC): - Materiales duros (235- 1075 HV)

y diamante cónico 120°

Pasos:1º Precarga de 10 kp para h12º Resto de carga (90 y 140) para h23º Reducción hasta precarga para h3

e= h3 – h1 HRC = 100 – e HRB = 130 – e

Medida de e en múltiplos de 0,002 mm (máx 0,2 mm)

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5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYOS DE RESISTENCIA AL

IMPACTO

Miden la resistencia al choque o la tenacidad de los materiales.

TENACIDAD: Capacidad para almacenar energía por deformación plástica antes de romper.

Tipos

Ensayo de tracción por choque

Ensayo de flexión por choque

Ensayo de tracción por choque: poco frecuente. La preparación de las probetas resulta cara.Ensayo de flexión por choque: el más utilizado es el ensayo de resilencia (KCV) “ensayo Charpy”. Consiste en golpear una probeta por el lado opuesto a la entalla con un péndulo que se deja caer libremente.

J/m2

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4) ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO FATIGA

FATIGA: situación en la que se encuentran algunas piezas de motores, puentes, etc, en las que están sometidas a cargas cíclicas cuya intensidad posee un valor inferior al crítico de rotura del material.

FATIGA EN ELEMENTOS SIN DEFECTO: 2 ETAPAS:

- Nucleación de fisuras

- Crecimiento hasta rotura frágil

Ejemplos: bielas, ejes.

FATIGA EN ELEMENTOS CON DEFECTO:

- En uniones de piezas siempre hay microfisuras.

- La duración depende del crecimiento de las fisuras.

-Se hace necesario ensayos no destructivos.

Ejemplos: puentes, aviones, barcos…

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2) ENSAYO DE TRACCIÓN

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7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYOS TECNOLÓGICOS

VERIFICAN SOLO UNA APLICACIÓN DEL MATERIAL SE USAN SI NO NOS SIRVE EL E. CIENTÍFICO. SON MUY NUMEROSOS. DEPENDE DE LA FORMA GEOMÉTRICA DEL MATERIAL. SE SIMULAN BAJO CONDICIONES REALES.

De flexión y plegado: flexibilidad del material. Finaliza cuando la barra alcanza el ángulo previsto o aparecen fisuras.

De recalcado: comportamiento del material bajo esfuerzos de compresión o de choque.

De maleabilidad: Se golpea con un martillo hasta que la anchura sea una vez y media la inicial o aparezcan fisuras.

De mandrilado: Tiene una perforación en la que se introduce un punzón hasta que el diámetro sea el doble o aparezcan fisuras.

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5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYOS TECNOLÓGICOS

De flexión alternativa: Se dobla una chapa 90º hasta que aparezcan fisuras o se produzca la rotura

De embutición: Se estampa una bola sobre una chapa, desplazándose hasta que se producen fisuras.

De ensanchamiento o abocardado: Se introduce mediante golpes o a presión un cono engrasado.

De aplastamiento: Se comprime un tubo entre dos placas paralelas, con el fin de que las paredes no se aplasten por completo.

De estanqueidad: Se introduce en el interior de un tubo un líquido a una presión entre 1,25 y 1,5 veces superior a la que va a tener que soportar.

De recanteado o abocardado plano: consiste en doblar el extremo de un tubo a temperatura alta. El ensayo finaliza cuando el diámetro del anillo alcanza el valor previsto.

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5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYOS TECNOLÓGICOS

De flexión alternativa: Determina el comportamiento de un alambre bajo esfuerzos de flexión. Se dobla el alambre 90º. Termina cuando se produce la rotura o se alcanza un nº de ciclos determinado.

De retorcido: Determina el grado de torsión de un alambre, midiendo el nº de vueltas que se le pueden comunicar antes de que se produzca la rotura.

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5) ENSAYO DE FATIGA

6) ENSAYOS TECNOLÓGICOS

7) ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Una vez que se ha terminado la fabricación de un producto:¿Puede asegurarse que este cumple con las

exigencias de calidad sin someterlo a algún tipo de control?

Métodos utilizados

- Ensayos macroscópicos: líquidos penetrantes para localizar poros, grietas, etc.- Ensayos ópticos: información acerca de grietas, poros, tamaño y forma de grano, corrosión, etc.- Ensayos eléctricos: varía la resistencia eléctrica si presentan grietas, poros, etc.- Ensayos con ultrasonidos: defectos de continuidad en el material.- Ensayos rayos X y ال: radiografía y gammagrafías para cualquier irregularidad.