Deformación Plástica

Deformación Plástica

También conocida como deformación  permanente, la cual consiste en una alteración irreversible en la longitud del material cuando es sometido a ciertas fuerzas o esfuerzos y cuando se retira la fuerza o el esfuerzo al que fue sometido el material no vuelve a su forma original.

Esta deformación se presenta por lo general en materiales dúctiles como lo son la mayoría de metales, cauchos entre otros, los cuales al iniciarse el esfuerzo presentan una deformación elástica pero al hacerse cada vez mayor el esfuerzo presenta una deformación plástica antes de su fractura.

La causa de esta deformación consiste en que para mayores esfuerzos los planos de cristal de cada uno de los materiales empieza a deslizarse debido a dislocaciones por el esfuerzo aplicado, de manera que cuando se retira el material no vuelve a la misma forma por el desplazamiento interno de los átomos.

Tabla 10

Todo material muestra inicialmente una deformación elástica hasta cierta cantidad de esfuerzo el cual es llamado esfuerzo de fluencia, de Cedencia o elástico, que es la máxima cantidad de esfuerzo que puede soportar un material sin perder su forma. A partir de ahí el material empieza a presentar una deformación plástica cada vez más visible.

Este límite es muy difícil medir y determinarse por lo que es más fácil considerar el punto de Cedencia, que es donde el material cambia de elástico a plástico.

Otro punto que se puede observar es el esfuerzo último o resistencia a la tensión, el cual es esfuerzo máximo que resiste el material antes de romperse, este punto también puede definirse como el esfuerzo en el cual empieza la estricción.

Propiedades de los materiales al ser sometidos a esfuerzos mecánicos:

Termofluencia:

Es la deformación lenta de tipo plástico que sufre un material cuando es sometido a esfuerzos a altas temperaturas, el cual produce un estiramiento que produce la falla del material.

Ductilidad:

Es la capacidad de que un material sea deformado permanentemente sin que se rompa, mide la deformación plástica que un material puede soportar antes de romperse.

Rigidez:

Es la resistencia de un material a la deformación elástica, un material rígido tiene un alto módulo de Young y es menos dúctil. Una varilla de acero puede alargarse 1/3 más que una de aluminio, aunque las dos soportan la misma tensión  esto se debe a que el acero tiene un módulo de Young mayor que el acero.

Tenacidad:

Es la capacidad que posee un material para resistir el impacto sin romperse, un material se considera tenaz cuando puede absorber una gran cantidad de energía sin quebrarse, como lo son los metales dúctiles y los cauchos, la tenacidad está relacionada con la ductilidad.

Para que un material sea tenaz debe poseer ductilidad y rigidez ya que es una propiedad asociada a los materiales que tiene un límite elástico alto, por lo general los metales tiene una mayor tenacidad a elevadas temperaturas y a bajas temperaturas se tornan frágiles.

Dureza:

Es la resistencia que un material opone al rayado o  a la penetración de un objeto. Esta propiedad se relaciona con la deformación plástica y es el resultado del estrecho espacio entre las partículas de cristal que indican que tan fácil puedan moversen.

La dureza se relaciona también con el desgaste por lo que un material puede utilizarse para rayar moler a otros por los que se les denomina abrasivos.

Los esfuerzos mecánicos

Fatiga:

Es la exposición de un material a esfuerzos repetitivos durante cierto tiempo como rotación, vibración, flexión.

Impacto:

Es un golpe repentino e intenso y la capacidad de poderlo se llama tenacidad

Tensión:

Es la aplicación de una fuerza tensora uniaxial y la respuesta del material es una manera de medir su rigidez.

Desgaste:

Es un resultado de una acción abrasiva o de rayado sobre un material y permite conocer su dureza.

Cuando los materiales son sometidos a cualquiera de los anteriores esfuerzos excediendo  su límite de resistencia sufre lo que se llama una falla mecánica ya se por fatiga, impacto etc. las cuales llevan a la fractura del material.

La fractura en los metales puede ser de dos formas fractura frágil y fractura dúctil, la primera se produce cuando el metal poco dúctil se rompe sin deformación plástica previa, y la segunda es cuando el metal es dúctil como para permitirle deformación plástica antes de que ocurra una falla. La más preferible es la segunda pues permite detectar la falla antes de que ocurra la fractura.

En los cerámicos hay es fractura frágil debido a los fuertes enlaces de las partículas no permiten el deslizamiento de los planos, los polímeros se pueden fracturar de las dos formas, si son termoplásticos, duros y rígidos fallan de forma frágil, y si son termoplásticos lo hacen por debajo de la transición vítrea y de manera dúctil por encima de esta por lo que a altas temperaturas son blando y elásticos por lo que esto permite que la cadenas poliméricas se deslicen.

 El comportamiento de los polímeros depende de su estructura por lo que pueden variar de un polímero a otro y dentro del mismo polímero, así como el grado polimerizaron, el peso molecular promedio, las ramificaciones, la densidad todos estos son factores que influyen.

Estas propiedades se estudian en base a su resistencia mecánica y se evalúa mediante un gráfico de esfuerzo (deformación vs esfuerzo tensil).

Los polímeros se dividen en cuatro según su resistencia mecánica.

Fibras:

Son aquellos que presentan un alto grado de cristalinidad y cadenas polares. Tiene alta resistencia tensil y una baja elongación, son muy útiles para la fabricación de textiles debido a que pueden ser hilados y formasen largas fibras por lo que han reemplazado a las fibras naturales unos ejemplos de estas fibras son el nylon, rayón y dacrón.

Plásticos rígidos:

Son aquellos que tiene una estructura amorfa y se caracterizan por su rigidez debido al entrecruzamiento intenso, a la presencia de grupos laterales voluminosos, presentan una alta resistencia a la deformación elástica y poseen un módulo de Young menor que los polímeros fibrosos, unos ejemplos de este tipo de polímeros son el poliestireno, polimetilmetacrilato, resina fenólicas y PVC.

Plásticos Flexibles:

Son mezclas de un polímero rígido y uno elastómero, resisten esfuerzo altos pero a partir de cierto punto sufren deformaciones plásticas, son denominados del alto impacto por que poseen una gran tenacidad y son diseñados para resistir los golpes un ejemplo son el poliestireno-butadieno y ABS.

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