Ensayos mecánicos de los materiales

Introducción Cuando un técnico proyecta una estructura metálica, diseña una herramienta o una máquina, define las calidades y prestaciones que tienen que tener los materiales constituyentes. Como hay muchos tipos de aceros diferentes y, además, se pueden variar sus prestaciones con tratamientos térmicos, se establecen una serie de ensayos mecánicos para verificar principalmente la dureza superficial, la resistencia a los diferentes esfuerzos que pueda estar sometido, el grado de acabado del mecanizado o la presencia de grietas internas en el material. Hay dos tipos de ensayos, unos que pueden ser destructivos y otros no destructivos.

Ensayos destructivos Hay tres tipos: Estáticos: de dureza al rayado, de dureza por penetración estática, de dureza dinámicos, de tracción, de compresión, de cizallamiento, de pandeo, de torsión y de flexión. Dinámicos: de resistencia al choque y de fatiga. Tecnológicos: de chispa, de plegado, de embutición y de forja.

Ensayos no destructivos Líquido penetrante Magnéticos Corrientes de Eddy Ultrasónicos Termografía Emisión acústica

De dureza al rayado Se denomina dureza Brinell a la medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas.

De compresión El esfuerzo de compresión es una presión que tiende a causar en algunos casos una reducción de volumen, siempre manteniendo una masa constante. Cuando se somete un material a una fuerza de flexión, cizalladora o torsión actúan simultaneamente tensiones de tracción y compresión.

De pandeo El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión.

De fatiga la fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.

De plegado El ensayo de doblado consiste en doblar una probeta de un material hasta que aparezcan grietas o fisuras, midiéndose el ángulo donde tales alteraciones se han producido. Este tipo de ensayo proporciona conocer la acritud de los diferentes materiales y como consecuencia conocer la forma en que se puede trabajar con ellos.

Líquido penetrante Mediante la inspección con líquido penetrante o técnica de tinte penetrante, pueden detectarse discontinuidades como grietas que entran en la superficie. Un tinte líquido es atraído por acción capilar hacia una grieta delgada, que de otra manera resultaría invisible.

Magnéticos Las discontinuidades cerca de la superficie los materiales ferromagnéticos se pueden detectar mediante pruebas con partículas magnéticas. Se induce un campo magnético en el material a probar produciendo líneas de flujo.

Corrientes de Eddy Las pruebas con corrientes de Eddy se basan en la interacción entre el material y un campo electromagnético. Una corriente alterna fluyendo a través de una bobina conductora produce un campo electromagnético.

Ultrasónicos Un material puede, a la vez, transmitir y reflejar ondas elásticas. Un transductor ultrasónico hecho de cuarzo, titanato de bario o sulfato de litio aprovecha el efecto piezoeléctrico para introducir una serie de pulsos elásticos a alta frecuencia en el material, por lo general por encima de los 100,000 Hz.

Termografía Generalmente las imperfecciones en un material alteran la velocidad de flujo térmico a su alrededor, generando gradientes de alta temperatura, es decir puntos calientes. En la termografía, a la superficie de un material se le aplica un recubrimiento sensible a la temperatura, a continuación el material es calentado uniformemente y luego enfriado.

Emisión acústica Asociada con muchos fenómenos microscópicos, como el crecimiento de una grieta o transformaciones de fase, aparece una liberación de energía de esfuerzo en forma de ondas de esfuerzo elásticas de alta frecuencia, de manera muy similar a las producidas durante un terremoto.