Apuntes, resúmenes y trabajos para todos los estudiantes y cursos
Ensayos de Materiales: Descubriendo Propiedades y Comportamiento
Introducción a los Ensayos de Materiales
Los ensayos de materiales son estudios fundamentales que se realizan con el fin de conocer el comportamiento de los materiales cuando se trabajan y durante su funcionamiento. Permiten determinar sus propiedades mecánicas, físicas y químicas, asegurando la calidad y fiabilidad de los componentes.
Ensayos No Destructivos (END)
Los ensayos no destructivos son métodos que permiten obtener información sobre las propiedades y defectos de un material sin alterar su integridad física. Son cruciales para el control de calidad y la inspección de componentes en servicio.
Dureza
La dureza es una propiedad que mide la resistencia de un material a ser penetrado, rayado o deformado plásticamente. Se mide con un durómetro. Para piezas medianas se emplean penetradores de bola y para durezas altas, penetradores de diamante.
Rockwell B
Este método consiste en hacer penetrar una bola de acero duro de 1/16” de diámetro en el material a ensayar con una carga de 100 kg. Lo que se mide es el diámetro de la huella de penetración.
Rockwell C
El penetrador es un cono de diamante tallado con 120° de conicidad. Se apoya en la pieza a medir y se le aplica una fuerza de 150 kg. El diamante, presionado por la fuerza, se clava en la pieza. A continuación, se retira la carga principal, dejando solamente una precarga de 10 kg para la lectura final.
Método Brinell
Este método consiste en aplicar una bola de acero sobre el material a ensayar con una carga determinada, que varía según el diámetro de la bola y la dureza del material. Al retirar la carga, queda una huella en forma de casquete esférico, cuya medida se realiza con un microscopio metalográfico.
Método Vickers
El método Vickers utiliza un penetrador de diamante en forma de pirámide de base cuadrada con un ángulo entre caras opuestas de 136°. Se aplica una carga específica y luego se miden las diagonales de la huella cuadrada resultante, usando un microscopio metalográfico. Este método es versátil para una amplia gama de durezas.
Ultrasonido
El ensayo por ultrasonido se aplica en talleres de metal para la verificación de piezas de gran tamaño o piezas en las cuales interesa detectar porosidades, oquedades y fisuras internas. Su fundamento se basa en un emisor que emite una serie de ondas ultrasónicas por unidad de superficie, las cuales deben ser recogidas por un receptor. Las anomalías en el material alteran la propagación de estas ondas, permitiendo la detección de defectos.
Radiografía
La radiografía garantiza la fiabilidad de las piezas obtenidas y tiene la ventaja de que no destruye ni daña la pieza a verificar. Consiste en realizar una radiografía del interior de la pieza, similar a una radiografía médica, para detectar defectos internos como inclusiones, porosidades o grietas.
Líquidos Penetrantes
Este método está indicado para la comprobación de fisuras, poros y grietas en piezas y materiales. Es importante destacar que no detecta poros internos, solamente problemas superficiales.
Procedimiento:
- Limpiar bien la superficie a inspeccionar.
- Rociar el líquido penetrante sobre la superficie y dejarlo actuar el tiempo adecuado para que penetre en las discontinuidades.
- Limpiar cuidadosamente el exceso de líquido penetrante de la superficie.
- Rociar las zonas a inspeccionar con el líquido llamado revelador, que extrae el penetrante de las fisuras, haciéndolas visibles.
Partículas Magnéticas
Este ensayo solo se puede aplicar a materiales ferromagnéticos (como los aceros), no siendo aplicable a materiales no magnéticos como el aluminio o el cobre. Consiste en aplicar las propiedades magnéticas de ciertos materiales para detectar fisuras, rasgones o grietas en soldaduras, entre otros defectos. Todo conductor, al ser atravesado por una corriente eléctrica, crea un campo magnético.
Las partículas magnéticas empleadas son óxidos de hierro, generalmente de menor densidad que el material base y con un tamaño de 1 a 100 micras. El método consiste en espolvorear estas partículas sobre la pieza a verificar; donde se amontonan dichas partículas por efecto del campo magnético (creado por la corriente o un imán), es donde se encuentra el defecto o la fisura.
Ensayos Destructivos (ED)
Los ensayos destructivos son métodos que implican la destrucción o alteración permanente de una probeta del material para obtener información sobre sus propiedades mecánicas y su comportamiento bajo diferentes cargas. Son esenciales para el diseño de materiales y el control de calidad de lotes de producción.
Tracción
El ensayo de tracción tiene por objeto determinar la resistencia de un material a la deformación y a la rotura. Consiste en someter una probeta de medidas exactas y normalizadas, del mismo tipo de material que el que se quiere ensayar, a fuerzas aplicadas en sus extremos. El material se estira hasta llegar a la rotura, permitiendo estudiar su deformación plástica, su alargamiento y la carga de rotura.
Resiliencia o Impacto
La resiliencia es el trabajo absorbido por un material cuando este se rompe por un golpe seco. Este ensayo determina la fragilidad de los materiales al impacto, es decir, su resistencia al choque y su tenacidad. Consiste en romper de un golpe seco una probeta hecha del mismo tipo de material que el que queremos ensayar.
Péndulo Charpy
El Péndulo Charpy es un péndulo de unos 22 kg dispuesto de forma que facilita la rotura del material cuando este choca contra él. La diferencia entre la altura inicial del péndulo y la final tras el impacto permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta, es decir, la resiliencia.
Compresión
El ensayo de compresión mide la resistencia que opone un cuerpo a ser comprimido, así como la disminución de volumen que experimenta un determinado material cuando se somete a fuerzas opuestas. Las deformaciones permanentes suelen darse en el centro del material ensayado, dándole a este una forma de cuba o barril.
Cizallamiento o Corte
El cizallamiento es la resistencia que opone un cuerpo al ser cortado perpendicularmente a su eje. Este ensayo consiste en cortar un trozo del material que se quiere ensayar y estudiar la deformación causada por el cizallamiento.
Flexión
El ensayo de flexión determina la carga que puede soportar un determinado material sin que llegue a deformarse permanentemente. Se realiza aplicando una carga en el centro de una barra apoyada en sus extremos hasta que la deformación del material ensayado pasa de ser elástica a ser permanente. También puede realizarse aplicando la fuerza en uno de los extremos de la barra, estando esta apoyada o fijada en el otro extremo (ensayo de voladizo).
Torsión
En el ensayo de torsión, se aplica una fuerza de torsión en uno de los extremos de una probeta cilíndrica. La probeta sufre una deformación angular (torsión) que dependerá del tipo de material y del valor de la fuerza aplicada. Este ensayo es crucial para componentes sometidos a esfuerzos de giro, como ejes o barras de transmisión.
Plegado
Este ensayo nos permite observar la acritud, es decir, el aumento de dureza y fragilidad de un material al deformarlo en frío. Se basa en doblar una probeta hasta que aparezcan grietas o fisuras, midiéndose el ángulo en el momento de su aparición. Es común en la evaluación de la soldabilidad y la ductilidad de chapas.
Corrosión
El ensayo de corrosión se aplica para estudiar el comportamiento de los materiales cuando trabajan en condiciones específicas de corrosión. Se simulan las condiciones ambientales o químicas que el material tiene que soportar para evaluar su resistencia a la degradación.
