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Cuarto Año B / Trabajo Práctico Nº5 AÑO 2021

Trabajo práctico Nº5 de Tecnología de los Materiales, Departamento Industria de Procesos

Curso: 4º Año “B” – Ciclo Orientado

Espacio Curricular: Tecnología de los Materiales

Docente: Silvia Marchena

Tema: Ensayo de Materiales: Tipos de ensayos. Ensayos de Tracción y Dureza

Criterios de evaluación: 1- Tu correcta participación en los grupos de consulta. 2- Comunicarte con tu docente para aclarar dudas. 3- Prolijidad en la entrega de las actividades, pasar las actividades a la carpeta, colocar nombre, apellido en

cada hoja y numerarlas. Todo con lapicera y letra clara.

4- Entregar a tiempo los trabajos, en clases presenciales Horarios de clases: Miércoles de 14:45 a 16:55h

Días y horarios de consulta: Lunes a Viernes de 8:00 a 18:00 h, por whatsapp.

Hola queridos estudiantes, ya vimos los aprendizajes de las propiedades de los materiales y las

propiedades mecánicas

Ensayo de materiales

Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades mecánicas de un material.

Las propiedades mecánicas están relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales al actuar fuerzas sobre ellos. El ensayo es la mejor forma de determinar las propiedades mecánicas

Recordemos lo visto respecto a las propiedades mecánicas

Propiedades Mecánicas

Son las propiedades más importantes de un material, ya que nos determinan su

comportamiento frente a los esfuerzos que se le producen. En general, hablamos de la

resistencia de un material y se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas

aplicadas sin romperse, deformarse o deteriorarse. Respecto a la deformación, hay que

decir que todos los materiales se deforman, es decir, cambian de forma debido a las fuerzas

externas

Tipos de ensayos:

Según la rigurosidad del ensayo: ensayos Científicos (en un laboratorio) o

ensayos Técnicos de control

Ensayos Científicos

Se obtienen resultados referentes a los valores numéricos de ciertas magnitudes físicas. Permiten obtener valores precisos y reproducibles de las propiedades

ensayadas, pues las condiciones a las que se somete el material se encuentran

normalizadas. Un ejemplo de este ensayo es el ensayo de tracción, del que se obtiene la resistencia a la tracción, y se expresa en kg/mm²

Ensayos Técnicos de control

Conoceremos rápidamente la composición, tratamiento o tipo de conformación de algún material de forma aproximada. Son aquellos que se realizan durante el proceso productivo, no necesariamente en un laboratorio Nos informaran para saber si un material va a ser capaz de soportar los esfuerzos y cargas que sufrirá en las condiciones normales de trabajos (no valores cuantitativos)

Se utilizan para comprobar si las propiedades de un material o pieza son adecuadas para cierta utilidad o si dichas propiedades son las que se presuponen. Un ejemplo de este ensayo son las pruebas de caída, los de maleabilidad para un material de forja o las de flexión alternativa en alambres, en la que se cuenta el número de veces que una pieza de alambre se puede doblar alternativamente sin que se rompa.

Según la naturaleza del ensayo Ensayos químicos

Permiten conocer la composición cualitativa y cuantitativa del material, la naturaleza del enlace químico y la estabilidad del material en presencia de líquidos o gases corrosivos.

Ensayos físicos

Se cuantifican la densidad, el punto de ebullición, el punto de fusión, la conductividad eléctrica, etc.

Ensayos mecánicos

Se determina la resistencia del material mediante su sometimiento a distintos esfuerzos. Varios ejemplos de estos ensayos son los ensayos de tracción, dureza, choque, fatiga o ensayos tecnológicos.

Ensayos metalográficos

Consisten en analizar la estructura interna del material mediante un microscopio.

Según la utilidad de la pieza después de ser sometida al ensayo

Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos, ensayos destructivos y ensayos no destructivos. Estos últimos permiten realizar la inspección sin perjudicar el posterior empleo del producto, por lo que permiten inspeccionar la totalidad de la producción si fuera necesario.

Ensayos no destructivos

Se analizan las grietas y defectos internos de una pieza, sin tener en cuenta las propiedades del material y sin dañar su estructura. Varios ejemplos de estos ensayos son los análisis de rayos X y los análisis por ultrasonidos. Estrictamente estos métodos no pertenecen a ensayos de materiales, ya que únicamente se analizan los defectos en una pieza concreta.

Entre los ensayos no destructivos se encuentran los siguientes: Ensayo de durezas (en algunos casos no se considera como ensayo no destructivo, especialmente cuando puede comprometer la resistencia de la pieza a cargas estáticas o a fatiga) Inspección visual, microscopía y análisis de acabado superficial Ensayos por líquidos penetrantes. Inspección por partículas magnéticas Ensayos radiológicos Ensayos por corrientes inducidas Ensayos de fugas: detección acústica, detectores específicos de gases, cromatógrafos, detección de flujo, espectrometría de masas, manómetros, ensayos de burbujas, etc.

Ensayos destructivos

Se produce la rotura o daño sustancial en la estructura del material. Varios ejemplos de estos ensayos son los ensayos mecánicos de tracción o dureza, los ensayos físicos, como la determinación de los puntos de fusión y ebullición, el ensayo químico frente a corrosión, el ensayo de tensión, flexión, compresión, etc.

Ensayo de tracción

Probeta de cobre fracturada después de un ensayo de tracción

El ensayo de tracción está considerado como uno de los más importantes para la determinación de las propiedades mecánicas de cualquier material. Es un ensayo estático, a diferencia de los ensayos dinámicos de choque. Los datos obtenidos se pueden utilizar para comparar materiales entre sí y para saber si una pieza de cierto material podrá soportar determinadas condiciones de carga. En el campo del estudio de la resistencia de materiales, se denomina carga a la fuerza aplicada a los materiales. Estas fuerzas se denominan fuerzas normales (son perpendiculares a la superficie) de tracción y compresión.

El ensayo de tracción consiste en someter una pieza cilíndrica o prismática (probeta) de dimensiones normalizadas a una fuerza normal de tracción que crece con el tiempo de una forma lenta y continua, para que no influya en el ensayo, el cual, por lo general, finaliza con la rotura de la probeta.

Una probeta mecánica es una pieza que se realiza del material que quiero ensayar y que la construyo de dimensiones normalizados según el ensayo.

Durante el ensayo se mide el alargamiento que experimenta la probeta (ΔL) al estar sometida a la fuerza de tracción (F). De esta forma se puede obtener un diagrama fuerza-alargamiento, aunque para que el resultado dependa lo menos posible de las dimensiones de la probeta y que resulten comparables los ensayos realizados con probetas de diferentes tamaños, se utiliza el diagrama tensión-deformación:

Tensión (σ): Fuerza aplicada a la probeta por unidad de sección. Si la sección inicial es S0, la tensión viene dada por: F/SO donde la fuerza se mide en kg y la sección en cm2

Carácter vectorial de la tensión: La tensión es una magnitud vectorial de la misma dirección y sentido que la fuerza aplicada a la superficie del material, aunque en el ensayo de tracción solamente interesa su módulo. La tensión se puede descomponer en un vector perpendicular a la superficie, tensión normal, y otro vector que es la proyección sobre la superficie, denominada tensión tangencial o cortante.

Deformación o alargamiento unitario en un instante del ensayo (∈): Cociente entre el alargamiento (ΔL) experimentado y su longitud inicial

La deformación es una magnitud que puede expresarse en tanto por ciento

Diagrama tensión-deformación

Diagrama tensión-deformación típico de un metal, obtenido en un ensayo de tracción

En el diagrama tensión-deformación se pueden apreciar dos zonas: Zona elástica(O-2): La deformación experimentada por la probeta no es permanente. Si en cualquier punto entre O y 2 se detiene el ensayo, la probeta recuperará su longitud inicial. Zona plástica(2-4): Los alargamientos son permanentes. Si el ensayo se detiene en el punto 3, la probeta recupera la deformación elástica, persistiendo al final de una deformación remanente o plástica, después está la zona de fluencia, hasta llegar a la zona de rotura cuando la curva empieza a bajar

Dentro de la zona elástica se distinguen: Zona proporcional: Existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación experimentada por la probeta. Fuerza / deformación = constante es la ley de Hooke

Zona no proporcional: Las deformaciones no son permanentes. Si se detiene el ensayo y se deja de aplicar una fuerza a la probeta, recupera su longitud inicial. No existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación.

Ensayos de dureza de penetración

En estos ensayos se mide la resistencia de un material al ser penetrado por una pieza de otro material, denominado penetrador, el cual se empuja con una fuerza controlada y durante un tiempo fijo contra la superficie del material cuya dureza se desea calcular. La velocidad de aplicación de la carga debe ser lenta para que no ejerza influencia en la medida.

El valor de la dureza se obtiene dividiendo la fuerza aplicada al penetrador entre la superficie de la huella que deja en el material.

Ensayo Brinell

La bola penetra dejando una marca.

Fue ideado en los años 1900 por el ingeniero sueco Johann August Brinell. El penetrador es una esfera de acero templado, de gran dureza, que oscila entre 1 y 10 mm, a la que se le aplica una carga preestablecida en kg durante un tiempo en segundos.

La dureza se calcula dividiendo el valor de la fuerza aplicada al penetrador entre la superficie de la huella que produce en el material.

HB= F / Sup donde HB es la dureza Brinell, y se mide en kg/mm²

La huella producida por el penetrador tiene la forma de un casquete esférico, Sup es la superficie de la huella. Por ejemplo: 110 HB 5 250 30 indica el número de dureza Brinell, 5mm el diámetro del penetrador, 250 kg y 30 segundos

Ensayo Vickers

Penetrador para el ensayo Vickers.

Se utiliza como penetrador un diamante tallado en forma de pirámide cuadrangular con un ángulo de 136° entre dos caras opuestas. Se utiliza una relación de d/D= 0,375 La dureza Vickers se calcula dividiendo la fuerza con la que se aprieta el penetrador entre el área de la huella que deja.

HV = F / Sup pero ahora la huella es del penetrador piramidal

Actividades

Actividad 1: Completa el texto

1- Un ensayo de Tracción es un ensayo mecánico,………...…y………….. 2- La tracción es una propiedad del material y la unidad es que se mide

es………/………. 3- El ……………es la mejor forma de determinar las propiedades mecánicas

de un material 4- Una probeta es una ……………………del material que quiero ………….. 5- En los ensayos Brinell y Vickers se utilizan (iguales / distintos) penetradores

y la unidad en que se miden es …………/………

Actividad 2: Indica la respuesta correcta

1- Un ensayo de Dureza Brinell utiliza como penetrador : a) Una bola de vidrio b) Una bola de acero c) Una pirámide de diamante d)

un cono de acero 2- Los ensayos de Tracción son: a) Ensayos estáticos b) Ensayos dinámicos c) Ensayos Físico-químicos

d)Ensayos no destructivos 3- En un diagrama de Tracción la zona donde las deformaciones son

proporcionales a las tensiones aplicadas se denomina: a) Zona de proporcionalidad b) Zona elástica c) Zona de fluencia d) Zona de

rotura

Recuerden que todo el tiempo que dedicamos al estudio nos llevará más lejos:

El éxito es la suma de pequeños esfuerzos realizados día a día