CIENCIA E ING DE MATERIALES

MARCO TEORICO

PROPIEDADES MECÁNICAS

La importancia de las propiedades mecánicas es fácil de apreciar en muchas aplicaciones, en la mayoría de los casos en tema de soporte de carga.
Existen diversos tipos de fuerzas o esfuerzos, estos los podemos encontrar al tratar con las propiedades mecánicas de los materiales.

ESFUERZO Se puede definir como la fuerza que actúa por unidad de área sobre la que se aplica la fuerza.(PSI Libras por pulgada cuadradas ó Pa Pascales)

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        Un esfuerzo cortante se encuentra en el momento en que la fuerza
            aplicada actúa en una dirección paralela al área de interés.

DEFORMACIÓN Se puede definir como el cambio en dimensión por unidad de longitud.

Deformación Elástica. Es la deformación recuperable por completo, ya que esta no ha llegado a un punto donde no pueda volver a su estado en mayor parte original, este resulta a partir de un esfuerzo aplicado.
Deformación Plástica. Se define como deformación permanente también ya que en el momento en el que se elimina el esfuerzo, el objeto o material no regresa a su forma original.
Ruptura. Es cuando el material llega a un punto el cual no logra soportar por lo tanto se quiebra.[pic 4]

ENSAYO O PRUEBA DE DUREZA (MACRO O MICRODUREZA)

En la prueba de dureza se busca medir cual es la resistencia a la penetración de la superficie de un material por un objeto duro.
DUREZA. No existe una definición específica para el término de dureza, pero se podría decir que es aquel material que presenta una resistencia a los rayos o a la indentación y a su vez una medida cualitativa de la resistencia del material.

En las pruebas de dureza, son comúnmente utilizadas las pruebas de Rockwell y de Brinell.
En la prueba de dureza de Brinell podemos apreciar que se utilizo una esfera de acero duro (10 mm diámetro) y esta es forzada contra la superficie del material, después se mide el diámetro de la impresión, normalmente tiende de 2-6 mm, y se calcula la dureza de Brinell.[pic 5][pic 6]

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F-Carga aplicada en kilogramos.
D-Diámetro del penetrador en mm                      Las unidades son kg/mm2
d-Diámetro de la impresión en mm.

Se usan penetradores y fuerzas normalizadas de ciertos materiales para cumplir con una gran variedad, utilizando a su vez la escala de Rockwell b.

Utiliza una esfera de acero de diámetro pequeño para materiales blandos y un cono de diamante, o Brale, para materiales más duros. La profundidad de la penetración del penetrador es medida de manera automática por la máquina para la prueba y se convierte en un número de dureza de Rockwell.
En las pruebas de Rockwell tienden a ser muy diversas, se usa una prueba de Rockwell C para aceros duros, mientras se puede hacer una prueba de Rockwell F para el aluminio; estas pruebas proveen un número de dureza que no posee unidades.[pic 8]

COMPARACIÓN DE LAS PRUEBAS DE DUREZA MÁS COMUNES.[pic 9]

ENSAYO O PRUEBA DE IMPACTO

Las pruebas o ensayos de impacto normalmente son utilizados para evaluar la fragilidad de un material en específico bajo ciertos términos específicos; normalmente son usadas en materiales-polimeros para el estudio de su tenacidad. Durante el tiempo se han desarrollado diversas formas de ensayo las cuales las mas identificables y comunes son las de Charpy y las pruebas de Izod. De acuerdo a Charpy, hay dos tipos de prueba, la de impacto con flexión y la de impacto con flexión y muesca.[pic 10][pic 11]

La prueba de Izod se utiliza normalmente para los plásticos, los especímenes de muestra pueden tener o no una muesca; al tener una muesca (los que tienen una V) pueden medir mucho mejor la resistencia del material a la propagación del agrietamiento.

ENSAYO O PRUEBA DE FATIGA

 La fatiga se puede considerar la disminución de la resistencia o falla de un material debido en este caso a un esfuerzo repetitivo y este puede estar por encima o debajo de la resistencia a la fluencia.

Las fallas por fatiga se podría decir que tienen un patrón, también se puede decir que son etapas, al identificar en qué etapa esta se puede buscar una solución coherente a la problemática que se está teniendo con el material por una falla que no es completamente por fatiga. La primera etapa, se inicia o nuclea una grieta pequeña normalmente pero no siempre con un tiempo bastante después de que comienza la carga. La segunda etapa es cuando la grieta tiende a propagarse de manera gradual cuando sigue la carga constante. Y la tercera etapa y a su vez la ultima es cuando ocurre la fractura, esta ocurre repentinamente en el material, cuando la sección transversal restante del material es muy pequeña para soportar la carga aplicada.

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