Saltar la navegación

5. Procedimientos de ensayo y medida

Propiedades mecánicas

Son las propiedades que describen el comportamiento de un material ante las fuerzas aplicadas sobre él, por eso son especialmente importantes al elegir el material del que debe estar construido un determinado objeto.

  • Dureza. Es la oposición de un material a ser rayado o perforado. Materiales duros son el acero y el diamante. Materiales blandos son el yeso y el talco.
  • Tenacidad. Es la cantidad de energía que absorbe un material antes de romperse como consecuencia de fuerzas exteriores. Los materiales que resisten los golpes sin romperse se denominan tenaces. Los que se rompen a causa de los golpes se denominan frágiles.
  • Resistencia mecánica. Es la capacidad que tiene un material de resistir esfuerzos sin deformarse permanentemente o romperse.
  • Deformabilidad. Es la capacidad de un material para deformarse fácilmente. Los materiales pueden ser deformables o rígidos.
    Los materiales deformables pueden presentar un comportamiento elástico, si, una vez que cesa la fuerza que provocó la deformación, el material recupera su forma inicial; o plástico, si, una vez que cesa dicha fuerza, el material permanece deformado.
    Generalmente, los materiales presentan ambos comportamientos: elástico cuando los esfuerzos a los que son sometidos son menores y plástico cuando los esfuerzos aumentan.
  • Ductilidad. Es la capacidad de un material de extenderse en hilos. Materiales dúctiles son el cobre y el nailon. 
  • Maleabilidad. Es la capacidad de un material de extenderse en láminas. Materiales maleables son el estaño y el oro.
  • Fatiga. Es la capacidad de un material de fracturarse ante esfuerzos o cargas repetitivas, aun cuando estas cargas estén por debajo de su tensión de ruptura.
Antes de empezar a conocer todos los ensayos haremos una pequeña introducción de cómo las cargas actuan sobre los materiales y de los conceptos de tensión y deformación.

Tipos de esfuerzos  o cargas aplicadas a los materiales.

En las siguientes imágenes vemos la representación esquemática de cuál es el efecto de las diferentes cargas:

  • una fuerza de tracción: que produce una elongación o alargamiento.
  • una carga de compresión: que produce contracción.
  • un esfuerzo de cortadura: (similar al que aplicara las hojas de unas tijeras)
  • una deformación de torsión generada por un par de fuerzas: (similar al producido en un retorcimiento)

Las líneas punteadas representan la forma de nuestra probeta antes de la deformación y las líneas sólidas representan el cuerpo después de la deformación.

Esfuerzo de tracción sobre un elemento Esfuerzo de compresión sobre un elemento Esfuerzo de cortadura sobre un elemento Esfuerzo de torsión sobre un elemento

Imagen 03. Elaboración propia.

Tracción

Imagen 04. Elaboración propia.

Compresión

Imagen 05. Elaboración propia.

Cortadura

Imagen 06. Elaboración propia.

Torsión

 

Importante

Definimos la tensión σ en la barra como el cociente entre la fuerza uniaxial media F y la sección transversal original So de la barra.

Se mide en Pascales (S.I.), que es el cociente entre Newton y metros cuadrados, aunque se suele expresar en Megapascales, ya que así podemos expresar la superficie en mm2, que es más coherente con las medidas que suelen presentar las secciones de las piezas.

Importante

Definimos la deformación e en la barra como el cociente entre la variación de longitud de la barra respecto a la longitud inicial de ésta.

Como puede deducirse de la fórmula, la deformación es una magnitud adimensional. En la práctica es común convertir la deformación en un porcentaje de deformación %

Importante

Deformación elástica y plástica

Cuando una probeta se somete a una fuerza uniaxial, se produce una deformación.
  1. Si el material vuelve a sus dimensiones originales al cesar la fuerza, se dice que el material ha sufrido una deformación elástica, ya que los átomos del material son desplazados de su posición y cuando la fuerza cesa, los átomos vuelven a sus posiciones originales y el material recupera su forma original.
  2. Si el material es deformado hasta el punto que los átomos no pueden recuperar sus posiciones originales, se dice que ha experimentado una deformación plástica.

 

A continuación dos imagenes de productos comerciales, fabricados con materiales que poseen alto y bajo nivel de elasticiddad respectivamente (cable telefónico, vasos de plástico).

Imagen 08. Flickr. Creative Commons. Imagen 09. Flickr. Creative Commons.

 

 

Estricción

 

Zona de estricción en una probeta cilíndrica
Imagen 10. Wikimedia. Creative Commons.
Una vez aplicada la carga máxima a la probeta, se produce un estrangulamiento en su zona central.
A la variación de la sección de la probeta respecto a su sección inicial se le denomina estricción ψ.
Esta disminución de la sección de la probeta provoca que la tensión de rotura sea inferior a la máxima aplicada y esta diferencia entre la tensión de rotura y la aplicada es tanto más apreciable cuanto mayor es la ductilidad del material.

También se expresa en %, por lo que la estricción se define como la disminución relativa porcentual de la sección transversal de la probeta en el momento de la rotura.

 

comprueba lo aprendido

Pregunta

Cuando aplicamos una fuerza a una probeta, la tensión depende de:

Respuestas

Sólo de la fuerza que aplicamos sobre la probeta.

De la fuerza que aplicamos sobre la probeta y de la sección de ésta.

De la deformación que ha sufrido la probeta.

Retroalimentación

Pregunta

Cuando aplicamos una carga a una probeta y ésta se deforma, la deformación experimentada dependerá de:

Respuestas

La carga aplicada.

Lo que se ha alargado la probeta.

Lo que se ha ensanchado la probeta.

Retroalimentación

Pregunta

En una deformación elástica:

Respuestas

El material deformado recupera sus dimensiones originales al cesar la fuerza.

Los átomos del material deformado son desplazados de su posición original.

Los átomos del material deformado son desplazados de su posición original y toman nuevas posiciones fijas.

Retroalimentación

Pregunta

La estricción:

Respuestas

Es la variación de sección que experimenta una probeta cuando le aplicamos una carga respecto a su sección inicial.

Es un estrangulamiento que se produce en la zona central de una probeta cuando le aplicamos una carga.

Es la disminución relativa porcentual de la sección transversal de la probeta cuando le aplicamos una carga en el momento de la rotura.

Retroalimentación

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)