1. No category

TEMA 1: ENSAYO Y
MEDIDA DE LAS
PROPIEDADES DE LOS
MATERIALES
Realizado por: Rebeca Ortiz López
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
¿QUÉ SE
PRETENDE?
-Conocer las
propiedades de los
materiales.
- Simular las
condiciones una
vez expuestos
Organismo
normalizador
en España:
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
Dicta Normas
UNE
(Una Norma Española)
CLASIFICACIÓN
a) Según la rigurosidad del ensayo:
Ensayos científicos: Se obtienen valores
precisos y reproducibles de las
propiedades ensayadas (condiciones
normalizadas)  Ensayo de tracción
(kp/mm2)
Ensayos tecnológicos: Se comprueba si
un material es adecuado para una cierta
utilidad.

Pruebas
de
caída,
maleabilidad de un material de forja,
flexión alternativa en alambres.
http://materialesensegundo.blogspot.com.es/2011/05/ensa
yos-tecnologicos_23.html
INDICE
CLASIFICACIÓN
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Ensayos químicos: composición del material.
Ensayos metalográficos: estructura interna
Ensayos físicos: densidad, punto de fusión,
de ebullición, conductividad eléctrica, etc.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
b) Según la naturaleza del ensayo:
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
Ensayos mecánicos: resistencia del material
 Ensayo de dureza, tracción, choque,
fatiga o diversos tecnológicos.
c) Según su utilidad:
Ensayos destructivos: produce rotura o daño
en la estructura del material. Ejemplos:
 Ensayos mecánicos: tracción, dureza,
compresión, flexión, pandeo , torsión.
 Ensayos físicos: ebullición, conductividad
eléctrica.
 Ensayos químicos: corrosión.
Ensayos no destructivos: se analizan los
defectos de la pieza sin dañar su estructura.
Ejermplos:
 Ensayos de defectos: Sónicos, ultrasónicos,
magnéticos, eléctricos, rayos x, rayos gamma, etc.
 Estructurales: Cristalográficos, micrográficos,
etc.
d) Según la velocidad
de aplicación de las
fuerzas:
Ensayos estáticos: La
velocidad no influye en
el resultado.
Ensayo de tracción
Ensayos dinámicos: la
velocidad juega un papel
decisivo.
 Ensayo de flexión, por
choque.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
ENSAYO DE TRACCIÓN
DE
¿En qué consiste?
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
El
ensayo
se
realiza
alargando una probeta de
geometría normalizada, con
una longitud inicial Lo, que
se ha amarrado entre las
mordazas de una máquina.
Una de las mordazas de la
máquina
esta
unida
al
cabezal móvil y se desplaza
respecto a la otra con
velocidad lenta y constante.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
https://www.youtube.com/watc
h?v=4p7bvJGN4Po
 Determina las propiedades mecánicas de un material. (Ensayo mecánico)
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
 Durante el ensayo se mide el alargamiento AL, al estar sometido a una
Fuerza F.
Diagrama de Tensión -Deformación
Esfuerzo o Tensión aparente: Fuerza Deformación: alargamiento
aplicada por unidad de sección
experimentado entre su longitud inicial
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
1 Mpa = 10^6 Pa
1 Gpa = 10^9 Pa
La deformación es adimensaional. Se puede expresar en %
https://www.youtube.com/watch?v=-5CStao_C2U
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYO DE TRACCIÓN
Zona elástica (OE): si
se detiene recupera su
longitud inicial.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
Zona no proporcional (PE):
no existe relación de
proporcionalidad entre
tensión y deformación.
Diagrama
Tensión -Deformación
DE
Zona de deformación plástica
uniforme (ER): Se consiguen grandes
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
Zona proporcional (OP):
relación de
proporcionalidad entre la
tensión y la deformación
Zona plástica (EU):
aunque se detenga,
no recupera su
longitud inicial
alargamientos con un pequeño incremento
de la tensión. En el punto R existe el límite
de rotura y la tensión en ese punto se
llama tensión de rotura ( σR).
Zona de estricción o de deformación
plástica localizada (RU): aunque
disminuye la tensión, el material se
deforma hasta la rotura.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYO DE TRACCIÓN
Resultados del ensayo
Límite de proporcionalidad
Tensión a partir de la cual las deformaciones dejan de ser proporcionales a
las tensiones.
Límite de elasticidad
Tensión a partir de la cual las deformaciones en la probeta dejan de ser
reversibles.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
 Límite de deformación permanente.
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
 Límite de pérdida de proporcionalidad.
Tensión que provoca una deformación permanente.
Tensión que provoca un alargamiento no proporcional.
 Módulo de Young (E).
Relación entre la tensión y la deformación en la zona proporcional.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYO DE TRACCIÓN
Resultados del ensayo
Resistencia a tracción.
Máxima tensión que soporta la probeta en el ensayo.
 Resistencia a la rotura.
Tensión soportada en el momento de la rotura. Es muy próxima a la
resistencia a la tracción y no tiene interés práctico.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
 Alargamiento de rotura.
Mayor alargamiento plástico alcanzado en la probeta.
LF
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYO DE TRACCIÓN
Resultados del ensayo
 Estricción de rotura.
Disminución de la sección después de rotura.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
 Trabajo de deformación.
Superficie bajo la curva fuerza-alargamiento.
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
• Representa el trabajo para romper la probeta.
• También la capacidad del material para absorber trabajo.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Curva de tracción verdadera
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYO DE TRACCIÓN
TENSIÓN APARENTE Y VERDADERA (I y II)
DEFORMACIÓN APARENTE Y VERDADERA (III)
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
CURVA DE TRACCIÓN VERDADERA (IV)
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYO DE TRACCIÓN
Tensión máxima de trabajo
1.
DISEÑO
DE
ELEMENTOS
DENTRO
DE
LA
ZONA
DE
PROPORCIONALIDAD.
 Se asegura que la
deformación sea reversible.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
2. NO SE SUELE CONOCER EXACTAMENTE LAS FUERZAS QUE
ACTUAN.
 Peso del puente, automóviles, personas, viento, nieve, etc.
3. SE SUELEN MAYORAR LAS FUERZAS ACTUANTES
 Se multiplican por un coeficiente de seguridad.
4.
SE SUELE MINORAR LA RESISTENCIA DEL MATERIAL
 Se divide por un coeficiente mayor que la unidad.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYO DE DUREZA
Definición de dureza:
Resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado.
Depende de su elasticidad y de su estructura cristalina.
En los metales puros la dureza aumenta proporcionalmente a
la cohesión y al nº de átomos por unidad de volumen.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
Tipos de
ensayos
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
Ensayos
de dureza
a la
penetración
Ensayos de
dureza
al rayado
Escala
de
Mohs
Dureza
de
Martens
Ensayo
Brinell
Ensayo
Vickers
Ensayo
Rockwell
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYO DE DUREZA AL
RAYADO
Escala de Mohs: Fue establecida por el alemán Friedrich
Mohs. Se compara el material que se quiere analizar con 10
minerales:
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
 Método impreciso.
 No puede utilizarse para medir la dureza de los metales.
Dureza Martens: Se emplea un cono de diamante con el que
se raya la superficie del material.
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
 La dureza es el inverso de la anchura.
 A mayor anchura, menor dureza.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Ensayo Brinell
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYO DE DUREZA A
LA PENETRACIÓN
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
PENETRADOR: Esfera de acero templado gran
dureza
 DIAMETRO: entre 1 y 10 mm
 CARGA: entre 3000 – 1,25 kp / 15 seg.
 Unidad dureza Brinell: kp/mm2
HB: Hardness Brinell
kp/mm2
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
ENSAYO DE DUREZA A
LA PENETRACIÓN
Ensayo Brinell
 Limitaciones de la huella:
 El diámetro de la bola ha de elegirse en función del
espesor de la pieza sometida a ensayo.
Relación Fuerza-Diámetro:
 Resistencia a tracción en función de su dureza brinell.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Ensayo Brinell
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYO DE DUREZA A
LA PENETRACIÓN
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
INCONVENIENTES
• NO
SE PUEDE HACER
ESFÉRICAS O CILÍNDRICAS.
SOBRE
SUPERFICIES
• GRANDES ERRORES DE MEDIDA CON PEQUEÑA
DEFEFORMACIÓN DE LA HUELLA.
• SOLO SE APLICA A MATERIALES DE DUREZA NO MUY
ALTA Y MENOR QUE EL PENETRADOR.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYO DE DUREZA A
LA PENETRACIÓN
Ensayo Vickers
PENETRADOR: Diamante en forma de pirámide
 Angulo de 136 º entre dos caras opuestas.
Dureza Brinell y Vickers coinciden hasta el valor 300
 Unidad dureza Vickers: kp/mm2
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
La fuerza Vickers se calcula:
kp/mm2
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Ensayo Vickers
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYO DE DUREZA A
LA PENETRACIÓN
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
 La carga suele ser de 30 Kp ( 1 á 120)
 Los espesores pueden ser más pequeños que Brinell
VENTAJAS CON RESPECTO A BRINELL
• No es necesario sustituir penetrador con las cargas.
• Se puede usar en superficies curvas.
• Valor de dureza independiente de la carga.
• Se puede usar para materiales más duros que
Brinell.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Ensayo Rockwell
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYO DE DUREZA A
LA PENETRACIÓN
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
 MUY USADO POR RÁPIDO
 MENOS EXACTO QUE OTROS.
 SE MIDE LA PROFUNDIDAD
HUELLA (no área):
ROCKWELL B ( HRB):
- Materiales blandos (60-150 HV) y
bola acero de 1,59mm de ᴓ
ROCKWELL C (HRC):
- Materiales duros (235- 1075 HV)
y diamante cónico 120°
Pasos:
1º Precarga de 10 kp para h1
2º Resto de carga (90 y 140) para h2
3º Reducción hasta precarga para h3
e= h3 – h1
HRC = 100 – e
HRB = 130 – e
Medida de e en múltiplos de 0,002 mm (máx 0,2 mm)
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
ENSAYOS DE RESISTENCIA
AL IMPACTO
Miden la resistencia al choque o la tenacidad de los
materiales.
TENACIDAD: Capacidad para almacenar energía por
deformación plástica antes de romper.
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
Tipos
Ensayo de tracción
por choque
Ensayo de flexión
por choque
Ensayo de tracción por choque: poco frecuente. La
preparación de las probetas resulta cara.
Ensayo de flexión por choque: el más utilizado es el ensayo
de resilencia (KCV) “ensayo Charpy”. Consiste en golpear
una probeta por el lado opuesto a la entalla con un péndulo
que se deja caer libremente.
J/m2
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
ENSAYO FATIGA
FATIGA: situación en la que se encuentran algunas
piezas de motores, puentes, etc, en las que están
sometidas a cargas cíclicas cuya intensidad posee un
valor inferior al crítico de rotura del material.
FATIGA EN ELEMENTOS SIN DEFECTO: 2 ETAPAS:
- Nucleación de fisuras
- Crecimiento hasta rotura frágil
Ejemplos: bielas, ejes.
FATIGA EN ELEMENTOS CON DEFECTO:
- En uniones de piezas siempre hay microfisuras.
- La duración depende del crecimiento de las fisuras.
-Se hace necesario ensayos no destructivos.
 Ejemplos: puentes, aviones, barcos…
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
 VERIFICAN SOLO UNA APLICACIÓN DEL MATERIAL
 SE USAN SI NO NOS SIRVE EL E. CIENTÍFICO.
 SON MUY NUMEROSOS.
 DEPENDE DE LA FORMA GEOMÉTRICA DEL MATERIAL.
 SE SIMULAN BAJO CONDICIONES REALES.
Tipos
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYOS TECNOLÓGICOS
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
En barras
En chapas
En tubos
En alambres
De flexión y plegado: flexibilidad del material. Finaliza cuando la
barra alcanza el ángulo previsto o aparecen fisuras.
De recalcado:
comportamiento del material bajo esfuerzos de
compresión o de choque.
De maleabilidad:
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
Se golpea con un martillo hasta que la anchura
sea una vez y media la inicial o aparezcan fisuras.
De mandrilado:
Tiene una perforación en la que se introduce un
punzón hasta que el diámetro sea el doble o aparezcan fisuras.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Tipos
En barras
En chapas
En tubos
En alambres
De flexión alternativa:
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYOS TECNOLÓGICOS
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
Se dobla una chapa 90º hasta que
aparezcan fisuras o se produzca la rotura
De embutición:
Se estampa una bola sobre una chapa,
desplazándose hasta que se producen fisuras.
De ensanchamiento o abocardado:
Se introduce mediante
golpes o a presión un cono engrasado.
De aplastamiento:
Se comprime un tubo entre dos placas
paralelas, con el fin de que las paredes no se aplasten por completo.
De estanqueidad:
Se introduce en el interior de un tubo un líquido
a una presión entre 1,25 y 1,5 veces superior a la que va a tener que
soportar.
De recanteado o abocardado plano:
consiste en doblar el
extremo de un tubo a temperatura alta. El ensayo finaliza cuando el
diámetro del anillo alcanza el valor previsto.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Tipos
En barras
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYOS TECNOLÓGICOS
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
En chapas
En tubos
En alambres
De flexión alternativa:
Determina el comportamiento de un
alambre bajo esfuerzos de flexión. Se dobla el alambre 90º. Termina
cuando se produce la rotura o se alcanza un nº de ciclos determinado.
De retorcido:
Determina el grado de torsión de un alambre,
midiendo el nº de vueltas que se le pueden comunicar antes de que se
produzca la rotura.
INDICE
1) TIPOS
ENSAYOS
DE
2) ENSAYO
TRACCIÓN
DE
3) ENSAYO
DUREZA
DE
Una vez que se ha terminado la fabricación de un producto:
4) ENSAYO
DE
RESISTENCIA AL
IMPACTO
5) ENSAYO
FATIGA
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
DE
6) ENSAYOS
TECNOLÓGICOS
7) ENSAYOS
NO
DESTRUCTIVOS
¿Puede asegurarse que este cumple con las
exigencias de calidad sin someterlo a algún tipo de
control?
Métodos utilizados
- Ensayos macroscópicos: líquidos penetrantes para
localizar poros, grietas, etc.
- Ensayos ópticos: información acerca de grietas, poros,
tamaño y forma de grano, corrosión, etc.
- Ensayos eléctricos: varía la resistencia eléctrica si
presentan grietas, poros, etc.
- Ensayos con ultrasonidos: defectos de continuidad en
el material.
- Ensayos rayos X y ‫ﻻ‬: radiografía y gammagrafías para
cualquier irregularidad.