Ensayo de corte Ensayo de Torsión

Ensayo de corte

1. Ensayo de Torsión.

El ensayo de torsión se aplica en la industria para determinar constantes elásticas y propiedades de los materiales.

La torsión en sí se refiere a un desplazamiento circular de una determinada sección transversal de un elemento cuando se aplica sobre éste un momento torsión o una fuerza que produce un momento torsión alrededor del eje. La torsión se puede medir observando la deformación que produce en un objeto un par determinado.[pic 1]

[pic 2]

Para esta práctica se analiza una probeta previamente medida y estandarizada para que cumpla con los requerimientos de aprobación de la misma, a esta probeta se le aplica una fuerza par mediante un dispositivo de carga. El resultado que más útil que mostrará la probeta es el comportamiento del ángulo en el que se desfaso el extremo de la probeta.  Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico del material, y ayuda a observar el comportamiento de materiales al aplicarles una carga de giro. Los datos del ensayo de torsión se usan para construir un diagrama carga-deformación y para determinar el límite elástico del módulo elástico de torsión, el módulo de rotura en torsión y la resistencia a la torsión.

Debe tenerse cuidado al sujetar la probeta para no introducir flexión. Usualmente se proveen puntos de centrado en los mandriles de la máquina de torsión para la inserción en pequeños orificios de centrado a cada   lado de la probeta; así la probeta puede centrarse exactamente en la máquina.  

Algunas de las unidades en las que se puede usar para este tipo de ensayo son N*m, N*mm, lb*in, y kgf*cm.

Mientras que el ángulo de desplazamiento se mide en radianes mediante el símbolo de Θ (theta).

Se puede obtener importantes datos de la misma probeta. Como distorsión a corte o deformación unitaria a corte que se encuentra con la fórmula de:

[pic 3]

Donde R indica el radio de la probeta, Θ el ángulo de desfasamiento, y L es la longitud de la probeta.

Otro de los datos que podemos encontrar es el esfuerzo cortante que se puede calcular mediante la siguiente formula.

[pic 4]

Donde T es la tensión aplicada a la probeta y Z es el módulo de sección polar.

El módulo de sección polar se diferencia principalmente en las probetas de sección transversal circular, pero este puede ser hueco o sólido.

Su modulo se puede calcular mediante la siguiente formula.[pic 6][pic 5]

[pic 7]

Mientras que si la probeta es hueca se hace con la fórmula de:[pic 8]

[pic 9]

Para los registros de estos datos se crea una tabla (bitácora) con los datos del ángulo de torsión, la fuerza de torsión, la distorsión de corte y el esfuerzo cortante. Especificando primeramente el tipo de material que se está usando, el estándar al que esta especificado y las medidas del diámetro y longitud de la probeta.

Material:

Estándar:

Diámetro:

Longitud:

Gracias a los datos obtenidos se pueden obtener importantes datos como lo son el módulo de elasticidad a corte, la resistencia mecánica de cedencia y la resiliencia elástica unitaria a corte, la resistencia a corte, el punto de fluencia, etc.[pic 20]

• Módulo de elasticidad a corte (G): Es un parámetro característico de cada material que indica la relación existente (en la zona de comportamiento elástico de dicho material) entre los incrementos de esfuerzo cortante aplicados en el ensayo de torsión y los incrementos de distorsión a corte producidos.[pic 21]
• Resistencia mecánica de cedencia o corte (Ssy): Es el esfuerzo cortante máximo del material ensayado antes de pasar a su zona plástica.
• Resiliencia elástica unitaria al corte (Reus): Es la propiedad que tienen los materiales de absorber energía hasta su límite proporcional o elástico por unidad de volumen.

• Tipos de falla.

Plana: Se caracteriza por una fractura lisa, perpendicular a la probeta. Sucede en materiales dúctiles.[pic 22][pic 23]

Helicoide: Falla diagonal en la probeta. Debido al movimiento giratorio del ensayo, la probeta tiende a rotar y producir este tipo de falla, aunque ocurre principalmente en materiales frágiles como el hierro fundido.[pic 24][pic 25]

Torcimiento: En esta falla no ocurre una fractura. Sucede en materiales dúctiles y huecos como tubos de aluminio.

[pic 26]

[pic 27]

2.- Ensayo de corte directo

Este ensayo de usa para conocer la resistencia de corte de una probeta en específico, no del material en general, puesto que los datos recabados son específicamente para esa probeta, sus datos pueden ser usados en probetas siempre y cuando estas sean del mismo material y mismas dimensiones. Esta prueba es realizada mediante la deformación de un espécimen en un rango de deformación controlada. Generalmente se realizan un mínimo de 3 pruebas, cada una bajo una diferente carga normal para determinar el efecto sobre la resistencia y desplazamiento y las propiedades resistentes.

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