1. Conceptos Fundamentales
Rigidez
La rigidez es la capacidad de un material para resistir una deformación bajo una carga aplicada. Se puede medir a través del módulo de elasticidad.
Tenacidad
La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía antes de fracturarse. Es un indicador de la resistencia del material a la fractura y se asocia con materiales que no son ni frágiles ni extremadamente duros.
2. Comportamiento de los Materiales
Comportamiento Elástico
Cuando un material sufre una deformación al aplicarle una fuerza y recupera su forma inicial.
Comportamiento Plástico
Cuando un material sufre una deformación al aplicarle una fuerza y no vuelve a su forma inicial.
3. Ensayo de Rockwell: Procedimiento Detallado
- Se enciende el equipo y se ajusta la carga y el penetrador.
- Se sitúa la probeta sobre el yunque y se eleva con el tornillo hasta que la aguja pequeña esté dentro del punto rojo. Sobre la probeta, se estará aplicando una carga de 10 kgf.
- Se ajusta el dial a cero con la aguja grande.
- Se ajusta la velocidad de penetración mediante el dial que hay en el lateral.
- Se avanza la palanca y se suelta para que viaje sola.
- Después, se toma el tiempo que se desea aplicar toda la fuerza y, pasado dicho tiempo, se vuelve al inicio la palanca.
- Finalmente, leemos la dureza en la escala roja o negra según proceda.
4. Resolución de Problemas
Problema 4
σ = kg · gravedad / (π · (diámetro/longitud)²) en MPa → ε = (l – l₀) / l₀ → Ley de Hooke despejando E: σ / ε en GPa.
Problema 5
Δl = F · l₀ / (S · E); Δl = (5000 N · 2 m) / (π · (0,001 m)²) · 70×10⁹
Problema 9
HB = F (kgf) / S (mm²); HB = 250 kgf / 3,35 mm²
Problema 10
Dureza Vickers = HV = 1,854 · [F / d²]
5. Ensayos Tecnológicos
Pruebas aplicadas a materiales para evaluar sus propiedades físicas y mecánicas, permitiendo determinar si un material cumple con los requisitos específicos para aplicaciones industriales y tecnológicas.
Ensayo de Chispa
El ensayo de chispa es un método rápido y económico para la identificación preliminar de aleaciones ferrosas. El material se frota contra una rueda abrasiva de alta velocidad (esmeriladora), lo que genera chispas características que, al ser observadas cuidadosamente, permiten deducir la composición aproximada del material. La forma, color y longitud de las chispas son indicativas de la presencia de diferentes elementos en el metal.
Características de las Chispas
Las chispas de acero con alto contenido de carbono son largas y ramificadas, mientras que las chispas de acero de bajo carbono son más cortas y menos intensas. Por otro lado, las chispas de hierro puro son de color blanco sin ramificaciones notables.
Ensayo de Plegado
El ensayo de plegado se utiliza para evaluar la ductilidad y maleabilidad de un material, es decir, su capacidad de deformarse sin romperse cuando se le aplica una fuerza (plasticidad).
Procedimiento del Ensayo
En esta prueba, una muestra del material se dobla bajo condiciones controladas, a menudo hasta un ángulo predeterminado o hasta que el material se fracture. Para realizar el ensayo se coloca la probeta sobre dos rodillos estáticos separados una distancia L igual al diámetro del punzón (D) que ejerce la fuerza más tres veces el espesor de la pieza (e). Fórmula: L = D + 3e.
Ensayo de Embutición
El ensayo de embutición mide la capacidad de un material para deformarse plásticamente sin romperse.
Proceso del Ensayo de Embutición
En este ensayo, una lámina de metal se somete a una presión progresiva mediante un punzón que la deforma hasta crear una forma tridimensional. El ensayo mide la profundidad o el grado de embutición que el material puede soportar sin romperse.
Propiedades Evaluadas
La ductilidad y la resistencia a la deformación.
Ensayo de Fractura
El ensayo de fractura es fundamental para evaluar la tenacidad de un material, es decir, su capacidad para absorber energía antes de romperse.
Métodos de Ensayo de Fractura
En este ensayo, una muestra se somete a fuerzas de tensión, compresión o impacto hasta que se produce la rotura.
Ensayo de Charpy
Prueba mecánica utilizada para determinar la tenacidad de un material, es decir, su capacidad para absorber energía antes de fracturarse. Este ensayo es especialmente útil para evaluar cómo se comporta un material bajo cargas de impacto o condiciones de choque. El objetivo principal de este ensayo es evaluar la energía de impacto que un material puede absorber. Esto se convierte en una medida de su tenacidad o resistencia a la fractura bajo un golpe.
Fractura Dúctil
El material muestra una alta absorción de energía antes de fracturarse.
Fractura Frágil
El material se rompe con poca absorción de energía, presentando una rotura rápida y brusca, lo que indica fragilidad.
Ensayo de Desgaste
El ensayo de desgaste permite evaluar la resistencia de un material a la abrasión o al deterioro debido al contacto y fricción constantes, características críticas para materiales utilizados en piezas de maquinaria, motores y herramientas.
Procedimiento del Ensayo de Desgaste
En esta prueba, se somete el material a condiciones de fricción controladas, ya sea mediante un contacto continuo con una superficie abrasiva o con otro material, y se mide la cantidad de material que se pierde después de un tiempo determinado.
Índice de Desgaste
(mi – mr / mi) · 100
Ensayo de Jominy
Es uno de los métodos más utilizados para medir la templabilidad de los aceros. Este ensayo consiste en enfriar rápidamente uno de los extremos de una probeta cilíndrica de acero calentada, lo que genera un gradiente de dureza desde el extremo enfriado hasta el opuesto.