Ensayos mecánicos y no destructivos

GUÍA 2    ENSAYOS MECÁNICOS Y ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

GUÍA # 2

ENSAYOS MECÁNICOS Y NO DESTRUCTIVOS

2.1.-Ensayos Mecánicos

     El objeto de utilizar estos ensayos es determinar las propiedades mecánicas para predecir la reacción de los materiales al ser sometidos al uso para el cual están destinados. Dentro de los ensayos mecánicos (relacionados con la capacidad de un material de resistir fuerzas sobre la superficie) podemos encontrar los ensayos de dureza, tensión, impacto, pruebas de fatiga y otros (abrasión, compresión y fluencia).        

2.1.1.-Dureza:

             Dureza es un término que no se define con precisión, dependiendo del contexto existen tres categorías:

1. Dureza elástica: se mide con un escleroscopio, se mide la altura del rebote de un pequeño martillo, la altura del rebote se indica por un número sobre una escala arbitraria.
2. Dureza de resistencia al corte: Mosh ideó esta escala siguiendo el orden de dureza de los minerales, se usa en mineralogía. También el ensayo o prueba de lima para determinar si se produce un corte visible. Se emplea para la aceptación o rechazo de una pieza (prueba pasa o no pasa).
3. Dureza de resistencia a la indentación: se realiza imprimiendo en la muestra en reposo sobre la una plataforma rígida, un marcador o indentador de geometría determinada bajo carga estática conocida que se aplique directamente o por medio de un sistema palanca. La dureza puede expresarse por medio de un número inversamente proporcional a la profundidad de indentación para una carga o marcador específico proporcional a una carga media sobre el área de la huella. Este es la categoría con la cual se trabaja en esta área.

        La dureza permite valorar la cohesión (resistencia que oponen los átomos a separarse unos de otros) y el cambio de dureza se puede generar con un tratamiento térmico o con el trabajo efectuado en la pieza mecánica. Los métodos más comunes para medir la dureza de resistencia a la indentación son:

Ensayo de Dureza Brinell:

     Generalmente consta de una prensa hidráulica vertical de operación manual, diseñada para forzar un marcador de bola dentro de la muestra utilizando una bola de 10 mm de diámetro. El diámetro de impresión es medido por medio de un microscopio  que  contiene una escala ocular.

Materiales ferrosos                                 3000kg. Y 10 seg. [pic 1]

Materiales no ferrosos                              500kg. Y 30 seg. [pic 2]

HB dureza Brinell = carga/área de impresión.

Simbología:   75 HB                       Estándar (3000 kg. y 10 seg. con una bola de 10 mm)[pic 3]

          75HB/10/500/30                  Dureza de 75 con una bola de 10 mm,[pic 4]

                                                       carga de 500 kgs  durante 30 seg.

Ensayo de dureza Rockwell:

       Se basa en la medición de la profundidad diferencial. La prueba se lleva a cabo al elevar la muestra lentamente contra un marcador hasta que  el disco medidor lee la dureza. Se invierten los números en el disco medidor, es decir, una impresión poco profunda en un material duro dará un número grande en tanto que una impresión profunda en un material blando dará un número pequeño.

El ensayo Rockwell usa una bola de acero de pequeño diámetro para materiales blandos (aluminio)  y un cono o indentador de diamante para los materiales más duros (aceros de alta resistencia) con cargas entre 60 y 150 Kg.

Ensayo de dureza Vickers:

      Se usa un marcador piramidal de diamante de base cuadrada con un ángulo de 136 º entre las caras puestas de cargas entre 1 y 20 kgs funciona bajo el mismo principio que el probador Brinell. La impresión será un cuadrado  en la superficie de la muestra. Se mide la diagonal del cuadrado por medio de un microscopio equipado con un micrómetro ocular que contiene filos móviles. Existen tablas para convertir la diagonal medida al número de dureza piramidal Vickers. Es útil para medir la dureza de hojas muy delgadas.

Ensayos de microdurezas:

     Se basa en el uso de pequeñas impresionas. Las cargas están entre 1 y 1000 grs. Se puede usar la pirámide  de Vickers de base cuadrada de 136 º, descrita anteriormente y el marcador de Knoop de diamante alargado.

2.1.2.- Tensión

           Una muestra o probeta preparada se coloca en las cabezas de la máquina de prueba y se somete a una carga axial, por medio de un sistema mecánico, hidráulico o de palanca. La finalidad de este ensayo es obtener una gráfica o valores de utilidad desde el punto de vista de la  ingeniería para la aplicación de los materiales en el diseño de distintas piezas. Las propiedades que se pueden determinar con una prueba de tensión se explican a continuación:

         Límite de proporcionalidad (Lp): La parte inicial de la gráfica esfuerzo-deformación puede ser aproximada a una recta para muchos materiales. El esfuerzo en el punto donde acaba esta recta es el límite de proporcionalidad. En otras palabras, es el nivel de esfuerzo sobre el cual la relación entre el esfuerzo y la deformación es no lineal.

        Límite elástico (Le): Es el punto máximo en el cual la deformación vuelve a cero luego de retirar la carga. También puede definirse como el esfuerzo mínimo al que ocurre la primera deformación permanente. En el mayor de los casos, para los materiales estructurales, el límite elástico tiene casi el mismo valor numérico que el límite de proporcionalidad. En los metales es el esfuerzo requerido para se inicie el proceso de movimiento de las dislocaciones (ver la guía #3). En los materiales poliméricos, este esfuerzo corresponderás al desenredado de las cadenas de las moléculas de polímero o al deslizamiento de las cadenas entre sí.

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