Propiedades De Los Materiales (conceptos)

Propiedades físicas

Tracción: en el cálculo de estructuras e ingeniería se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.

Lógicamente, se considera que las tensiones que tiene cualquier sección perpendicular a dichas fuerzas son normales a esa sección, y poseen sentidos opuestos a las fuerzas que intentan alargar el cuerpo.

Alargamiento: el alargamiento en tecnología de materiales también conocido como elongación es una magnitud que mide el aumento de longitud que tiene un material cuando se le somete a un esfuerzo de tracción antes de producirse su rotura. El alargamiento se expresa en cómo tanto por ciento (%) con respecto a la longitud inicial.

En un material elástico, cuando el alargamiento no supera el límite elástico del material este recupera su longitud inicial cuando cesa el esfuerzo de tracción pero si supera el límite elástico ya no recupera su longitud inicial.

En el caso de la tecnología aeronáutica, el alargamiento o "aspect ratio" de un ala es el cociente de dividir la envergadura por la cuerda media. Es decir es la proporción entre la longitud y la anchura media del ala. Este valor es decisivo en el valor de la resistencia inducida, y por tanto del coeficiente de planeo o equivalente la eficiencia del ala.

Límite elástico: el límite elástico, también denominado límite de elasticidad y límite de fluencia, es la tensión máxima que un material elastoplástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta un comportamiento plástico deformaciones permanentes y no recupera espontáneamente su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de hooke.

Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento plástico. Si las tensiones ejercidas continúan aumentando el material alcanza su punto de fractura. El límite elástico marca, por tanto, el paso del campo elástico a la zona de fluencia. Más formalmente, esto comporta que en una situación de tensión uniaxial, el límite elástico es la tensión admisible a partir de la cual se entra en la superficie de fluencia del material.

Punto de fluencia: esfuerzo de tensión en el que la deformación aumenta sin que se observe un aumento del esfuerzo. Sólo unos pocos materiales (especialmente el acero) tienen un punto de fluencia y, normalmente, sólo bajo cargas de tensión. Formado de piezas en caliente.

Consiste en someter al material a procesos de deformación drástica a elevadas temperaturas. El material que va a ser conformado en caliente es un material que viene generalmente de un proceso de solidificación, y por lo tanto la densidad de defectos es baja (materiales poco agrios).

Por un lado se está induciendo deformación al material, debido a que se le somete a una serie de esfuerzos de distinto tipo, y por tanto se está induciendo acritud en el material. Por otro lado, y como consecuencia de la temperatura a la que se produce el proceso, en el material se van a dar los mecanismos de restauración y re cristalización (que aparecían en los recocidos de recristianización), pero que aquí aparece en los procesos de conformado, y cuando estos mecanismos aparecen de forma simultánea al proceso de deformación plástica, se llaman restauración y re cristalización dinámicas.

En el conformado en caliente compiten entonces dos mecanismos antagónicos. Uno de creación de defectos (acritud), y otro de eliminación de defectos (recristianización y restauración dinámicas).

Llega un momento en el cual se establece un equilibrio tal que, a partir de un determinado nivel de deformación, al aplicar una tensión constante, el material se deforma plásticamente sin adquirir acritud, y por lo tanto resulta más fácil deformar en caliente al material que deformarlo e frío (véase figura 40).

En la deformación en frío hay que aumentar la tensión para seguir deformando el material, mientras que en la deformación en caliente se puede deformar a tensión constante.

Carga de rotura: característica fundamental de los materiales de construcción que expresa el esfuerzo que puede soportar por tracción o compresión una barra de sección conocida. Se expresa en n/m2 o, según la costumbre tradicional, en kg/mm2. Cuando el material tiene la misma resistencia a la compresión que a la tracción se realiza solamente la prueba de tracción; para otros (por ejemplo, fundición, aleaciones de cinc) se efectúan los 2 tipos de prueba.

La prueba de tracción se lleva a cabo sometiendo barras de forma oportuna a una tracción axil gradualmente creciente hasta la rotura de la pieza. La velocidad de aplicación de la carga influye en el resultado, por lo que para tener resultados comparables, las normas prescriben una duración de 2-5 mm. La máquina de prueba, constituida por un dinamómetro axil, traza durante su funcionamiento una gráfica que tiene como abscisas el alargamiento sufrido por la probeta y como ordenadas la carga aplicada. La carga llega a un máximo, después del cual, para ciertos materiales, decrece a causa de la disminución de la sección resistente de la barra.

Hasta alcanzar ese máximo la sección permanece aproximadamente constante, por lo que el mismo diagrama representa a escala distinta los esfuerzos unitarios. El valor máximo del diagrama se toma como carga de rotura estática del material en examen y representa el dato fundamental para el dimensionamiento de las piezas, siempre que éstas no hayan sido sometidas a fatiga; en este caso se toman en consideración otras características del material, como los distintos límites de resistencia a la fatiga, que son más bajos que la carga de rotura.

En la fabricación de automóviles se usan aceros con cargas de rotura muy distintas, según el uso a que van destinados: desde un mínimo de 35 kg/mm2 en las chapas de carrocería, a un máximo de cerca de 200 kg/mm2 en los muelles de las válvulas. Las fundiciones empleadas muestran una resistencia de 20 kg/mm2 para la tracción y 80-90 kg/mm2 para la comprensión, y las aleaciones de aluminio para fusiones alcanzan 20-30 kg/mm2. En los automóviles de competición, para conseguir pesos bajos, se usan en gran cantidad aleaciones de magnesio, con cargas de rotura del orden de 15-20 kg/mm2; aleaciones de titanio, con 100-130 kg/mm2, y aceros «maraging», con 130-215 kg/mm2.

Elasticidad: propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa.

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