Torsion de flechas

ASTM A938 ISO 7800 Ensayo de torsión de alambre

Tanto la ASTM A938 como la ISO 7800 son normas que definen los requisitos para realizar ensayos de torsión de alambre. Estas normas de ensayo de torsión requieren que una muestra de alambre se retuerza alrededor del eje longitudinal hasta que se rompa. Se tiene que registrar el número de giros hasta la rotura. Además, la mayoría de los operadores quieren saber el par necesario para la rotura de las muestras y ver un gráfico del par en función del ángulo de toda la prueba. Este gráfico mostrará donde el alambre cedió durante la prueba de torsión, así como el punto de rotura.

Los ensayos de resistencias de materiales son de vital importancia para la determinación de diferentes características de los materiales en prueba y para la realización de diferentes controles de calidad. La prueba de torsión, en particular pretende establecer hasta que cantidad de fuerza circular se puede aplicar al material sin que llegue a pasar la zona de fluencia, puesto que después de allí, este perderá su forma original.

Las flechas comúnmente se fabrican con acero de bajo carbono, estirado en frio, laminado en caliente, como SAE AISI 1020 o SAE AISI 1050. Por lo general, el acero estirado en frío se usa para diámetros menores de 3 pulgadas.

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

ASTM E 143 – 02. Método de prueba estándar para Modulo de rigidez a temperatura ambiente

Resumen del Método de Prueba

1. La muestra de ensayo cilíndrica o tubular se carga incremental o continuamente aplicando un par externo con el fin de provocar una torsión uniforme dentro de la longitud establecida.
2. Cambios en el par y los cambios correspondientes en el ángulo de torsión se determina de forma incremental o continua. La pendiente apropiada se calcula a partir de la curva esfuerzo-deformación, que puede derivarse en condiciones de ya sea aumentando o disminuyendo el par (aumentando de pretorque al torque máximo o disminuyendo desde el máximo torque a pretorque).

Procedimiento

1. Medición de especímenes: Medir el diámetro para dar una determinación precisa del momento de inercia polar promedio, J, para la longitud establecida. Además, en el caso de especímenes, determine el grosor medio de la pared en cada extremo 0,0001 (  0,0025 mm).[pic 4][pic 5]

En el caso de tubos de paredes delgadas, se realizará una variación por dispositivos más sensibles, como un dispositivo neumático o calibrador eléctrico, pueden ser necesarios para determinar los espesores con la precisión requerida.

1. Alineación: Tenga cuidado de asegurar la alineación axial de la muestra. Los procedimientos para la alineación se describen en la norma ASTM E 1012 (aunque es para un espécimen bajo carga de tensión, proporciona una guía para ajustes de maquinaria y para otros regímenes de carga).

1. Torque y ángulo de giro: Hacer mediciones simultáneas de torque y ángulo de giro y registrar los datos.

1. Velocidad de las pruebas: Mantener la velocidad de las pruebas lo suficientemente alta para que la fluencia sea insignificante.

1. Temperatura: Registre la temperatura. Evitar cambios en la temperatura durante la prueba.

Datos relevantes tomados en el ensayo

Los datos tomados durante un ensayo de torsión generalmente son el ángulo de torsión (φ) medido en grados y el momento torsor (T) medido en kg m.

A partir de estos datos se pueden calcular otros parámetros tales como la deformación unitaria cortante (γ), el módulo de rigidez de material (G), el esfuerzo cortante (τ) en un momento dado.

Análisis de resultados definiendo el modo de fractura

Fatiga por torsión: 

Eje liso: agrietamiento en servicio a 45° alrededor del eje. Superficie de fractura tersa sin deformación del eje, normalmente con marcas elípticas concéntricas al origen.

Causas: cargas de torsión altas, dureza de núcleo y/o capa endurecida y/o espesor de ésta bajo, cambios de sección severos o daño superficial en el eje.

Eje estriado: se forman múltiples grietas a 45° alrededor del eje, que emanan a partir de la base de las estrías, las cuales al crecer se encuentran y generan una superficie de fractura irregular.

Causas: similares a las de los ejes lisos, esquinas con estrías muy agudas en sus bases.

Frágil por torsión:

Fractura a 45° alrededor del eje con apariencia granular y sin deformación del elemento.

Causas: sobrecarga por torque, dureza de núcleo y/o capa endurecida elevada, capa endurecida de espesor alto, trabamiento de la máquina.

Dúctil por torsión: fractura transversal al eje con apariencia fibrosa y con deformación de la pieza siguiendo el sentido de la rotación.

Causas: sobrecarga por torque, dureza de núcleo y/o capa endurecida baja, capa endurecida de espesor bajo, trabamiento de la máquina.

Flujo plástico por torsión: el eje muestra deformación permanente por torsión.

Causas: sobrecarga por torsión, dureza de núcleo y/o capa endurecida baja, capa endurecida de espesor bajo, trabamiento de la máquina.

Pandeo de lámina por torsión: se da en ejes huecos de pared delgada donde por torsion se dobla la pared.

...