Ensayos y normativa   

Ensayos térmicos

Índice de Fluidez (UNE 53200, DIN 53735)

 Consiste en calentar una muestra del material en un horno y aplicar sobre dicha masa fundida un pistón con una carga normalizada. Se cuantifica la cantidad de material fundido que atraviesa una boquilla por unidad de tiempo. El ensayo se realiza con poca velocidad de cizallamiento.Un peso molecular promedio elevado se traduce en índices de fluidez bajos, es decir, la masa fundida tiene una viscosidad elevada, como la que se requiere para la extrusión. Un peso molecular promedio bajo equivale a índices de fluidez altos, es decir, la masa fundida presenta una viscosidad baja, ideal para la inyección. Los índices de fluidez habituales se sitúan en el intervalo de 0,5 g/ 10 min a 40 g/ 10 min.A partir de la diferencia de índices de fluidez antes y después de la transformación se puede sacar la conclusión acerca de la degradación sufrida por el material durante la misma, es decir, el peso molecular promedio es menor debido a la rotura de las cadenas moleculares. 

Temperatura de reblandecimiento Vicat (UNE 53118, DIN 53460, ISO 306)

 Este método permite estudiar el reblandecimiento de los termoplásticos cuando la temperatura aumenta. El ensayo consiste en determinar la temperatura a la que un punzón cilíndrico de acero ha penetrado dentro de la probeta una profundidad de 1± 0,1 mm.Para ello, se sumergen las probetas en un líquido de acondicionamiento térmico, después se carga el punzón con un peso constante y se calienta el líquido a 50 ó 120 º C/h. El peso utilizado es de 10 N para el método A y de 50 N para el método B. Las probetas tendrán un espesor entre 3 y 6 mm y unas dimensiones de 10 x 10 mm.

Calorimetría diferencial de barrido. (DSC)

 Es la más simple y universalmente empleada de las técnicas térmicas. En la calorimetría de barrido diferencial la muestra y la referencia se someten a una temperatura que aumenta en forma continua; en este caso, se agrega calor sobre la muestra o la referencia, a modo de mantenerlas a una temperatura idéntica. El calor agregado que se registra, compensa el que se pierde o se

gana como consecuencia de reacciones endotérmicas o exotérmicas que tienen lugar en la muestra.El material de referencia debe de cumplir una serie de carácterísticas para no desvirtuar la medida realizada: no debe experimentar eventos o procesos térmicos en el intervalo de temperatura a estudiar, no debe reaccionar con el crisol que lo contiene o con los termopares y su conductividad térmica debe ser similar a la de la muestra.Generalmente, se utiliza como referencia un crisol vacío. La preparación de la muestra es importante para reducir la resistencia térmica en el sensor del equipo. Así se evitan gradientes de temperatura dentro de la muestra y el consiguiente fallo de la señal registrada. Por esta razón, las muestras ideales son films o muestras que ocupen perfectamente la parte inferior del crisol. Suele ser necesario cortar las muestras voluminosas en los trozos más pequeños posibles y presentarlas antes de meter en el crisol. A continuación, se sella el crisol con una tapa.Puede emplearse una purga de gas por varias razones: para eliminar el gas y vapores formados en la célula durante el análisis -la célula de medida es así protegida de gases corrosivos (por ejemplo, halógenos)-; para desplazar el oxígeno atmosférico y evitar la oxidación no deseada de la muestra; para la introducción de un gas reactivo para investigar su reacción química con la muestra.Tiene varias aplicaciones: determinación de puntos de fusión de fases cristalinas; estudios sobre la influencia de la historia térmica en la fusión de polímeros; estudios sobre la influencia de la densidad del polietileno u otros polímeros en los fenómenos de fusión y cristalización; estudios sobre la influencia de los pretratamientos; determinación de pureza; determinación de procesos de fusión y de cristalización y determinación de tiempos de inducción en oxidaciones isotérmicas de polímeros.Otras aplicaciones: determinación de transiciones vítreas de 2 orden; determinación de recristalización exotérmica y fusión de polímeros semicristalinos; medición de capacidades caloríficas, entalpías de fusión, temperaturas de transición, calores específicos, datos sobre procesos cinéticos, datos sobre polimerización isotérmica, sobre reacciones químicas resultantes de aditivación de polímeros a alta temperatura.

Análisis Termogravimétrico (TGA)

 En este análisis se mide el cambio de peso de una muestra bajo condiciones isotermas o bajo calentamiento o enfriamiento programado, usualmente en forma lineal. La deflección de la escala de la balanza se compensa automáticamente por medio de una unidad moduladora eléctrica, y utilizando sensores adecuados se logra que la señal eléctrica sea directamente proporcional a la variación en peso de la muestra.Este método se usa principalmente para investigar procesos de secado (desorción); reacciones de descomposición; pirólisis bajo gas inerte como el

nitrógeno; o la oxidación en aire de oxígeno. Descomposiciones estequiométricas permiten determinar el contenido. Mezclas de sustancias orgánicas indican la cantidad de material volátil (orgánico) y de cenizas (cargas). En muchos casos, el rango de temperatura de descomposición hace posible la identificación y caracterización de la muestra.En resumen, la TGA se puede emplear para investigar cualquier proceso físico o químico que incluya un cambio de peso en el material.Una atmósfera de gas alrededor de la muestra tiene una importante influencia sobre los análisis termogravimétricos. Son varias las ventajas que supone su introducción: retirar gases o vapores producidos en la célula de medida que podrían alterar el balance final; reducir la condensación de productos en las partes frías del equipo; eliminar la presencia de gases corrosivos; reducir las reacciones secundarias; desplazar el oxígeno por medio de un gas inerte y evitar oxidaciones no deseadas; introducir un gas reactivo que actué sobre la muestra y actuar como refrigerante para el mecanismo de la balanza.Aplicaciones: detección de aditivos en plásticos; detección de contenido en agua, componentes volátiles y cenizas y examen de procesos de descomposición.

Análisis térmico mecánico dinámico (DMTA).

El ensayo consiste en someter a la muestra a un movimiento oscilatorio forzado de frecuencia fija y medir en función de la temperatura el desfase en la respuesta del material. Esto permite obtener una gráfica de la variación del módulo elástico dinámico en función de la temperatura y de la frecuencia empleada.Esta técnica es muy sensible y permite medir temperaturas de transición vítrea mejor que la calorimetría diferencial de barrido (DSC). También es adecuada para determinar temperaturas máximas de utilización de materiales termoplásticos.

 

Ensayos mecánicos Los ensayos mecánicos permiten la determinación de datos específicos de los termoplásticos (resistencia y módulo elástico) necesarios para su aplicación en el diseño de ingeniería o en el control de calidad.

Tracción (UNE 53 023, ASTM D 638, DIN 53455, ISO 527)

 Consiste en deformar una probeta haltera, a lo largo de su eje mayor, a velocidad constante y aplicando fuerza hasta su rotura. Las probetas pueden ser moldeadas por inyección, o mecanizadas a partir de placas moldeadas por compresión. Se les da un acondicionamiento normalizado. Su espesor es alrededor de 3 ó 4 mm.

Ambos extremos de la probeta se sujetan fuertemente en las mordazas de una máquina de ensayo (Ilustración 4). Las mordazas se separan a velocidad constante de 1, 2, 5, 10, 10, 50, 100, 200, 500 mm/ min., tirando de la probeta desde ambos extremos. El esfuerzo es registrado gráficamente frente a la deformación (alargamiento).Las propiedades de tracción son la mejor indicación de la resistencia de un material. La fuerza necesaria para tirar la probeta se determina conjuntamente con el alargamiento de rotura. El módulo elástico, es la relación del esfuerzo a la deformación por debajo del límite proporcional del material. Es el dato de tracción más útil, porque las piezas se deberán diseñar de tal manera que los esfuerzos estén por debajo de este valor.Hay un gran beneficio en el alargamiento moderado, pues esta cualidad permite absorber los impactos y choques rápidos. Así, el área total bajo la curva esfuerzo-deformación, es un índice de la tenacidad global del material. Una material con una resistencia a la traccción muy alta y poco alargamiento será quebradizo.Para medir el alargamiento con precisión se necesita un dispositivo electrónico (extensómetro) de medición fina del mismo, sobre todo para determinar el módulo de elasticidad. Si la longitud de la probeta sufre un estiramiento muy considerable (>50 mm), como puede ser en el caso de temoplásticos biorientados o láminas blandas, basta con medir la variación de distancia entre mordazas para determinar el alargamiento.

Flexión (UNE 53022, DIN 53452, ASTM D 790, ISO 178)

 Las probetas se fabrican por prensado o inyección. Son rectangulares. Ésta se coloca en un equipo similar al empleado en el ensayo de tracción, pero que dispone de dos soportes distanciados entre sí de 16 x espesor (mm). Se aplica una carga en el centro de la probeta a una velocidad determinada y al igual que en tracción se registra la gráfica fuerza – deformación (flecha).La resistencia y el módulo elástico se determinan a partir de los valores de fuerza máxima y la relación fuerza – flecha. Los valores obtenidos en flexión son similares a los obtenidos por tracción.Para materiales flexibles o que no rompen por doblado no se realiza este ensayo.

Impacto

 Hay dos métodos de ensayo: el Impacto Charpy, descrito por las normas UNE 53021, ASTM D 256, DIN 53453, y el Impacto Izod, definido en las normas UNE 53193 y ASTM D 256. Los resultados de ambos ensayos no son comparables debido a las diferencias en cuanto a la geometría de las probetas y de las entallas.En general, los plásticos son muy sensibles a los esfuerzos súbitos de un impacto y especialmente si las probetas tienen una entalla.

En el impacto Charpy los extremos de las muestras descansan horizontalmente sobre apoyos y el martillo impacta en el punto central, entre los dos apoyos. Por el contrario en el ensayo Izod la probeta se sujeta por un extremo y el martillo golpea en el otro.Los valores de resiliencia (J / mm²) obtenidos en ensayos de impacto no son utilizables para el cálculo o diseño de piezas. Sin embargo, permiten diferenciar entre plásticos a tenor de su diferente sensibilidad al impacto con o sin entalla, por lo que son ampliamente utilizados como ensayos de control de calidad. 

ensayos físicos Son ensayos normalizados sencillos, que permiten una caracterización fiable de material.

Densidad (UNE 53020, ASTM D 1505, DIN 53479)

 Consiste en determinar la masa por unidad de volumen, normalmente se expresa en g/cc. Las normas describen hasta cuatro métodos para determinar esta magnitud. Los mas sencillos son mediante empuje hidrostático y mediante picnomómetro. En ambos casos, el material necesario es muy corriente (balanza y picnométro).

Absorción de agua (UNE 53028, DIN 53495, ISO 62)

 Consiste en cuantificar el agua retenida por el termoplástico en condiciones normalizadas. Es una prueba muy sencilla que sólo precisa de una balanza y un baño termostático. Se expresa en mg o en % y se suele hacer por inmersión de las probetas a 23º C durante 24 h aunque también pueden realizarse ensayos a largo plazo para representar la absorción de agua en función del tiempo de inmersión, o del tiempo hasta saturación.Por contacto con el agua o por acción de la humedad del ambiente, las piezas de plástico absorben agua en una cantidad que depende en gran manera de la estructura y composición del plástico. Los plásticos polares como la PA absorben mucha humedad; en cambio, los no polares como el PE, PP, PS Y PTFE muy poca.La velocidad con que se absorbe el agua depende en gran medida de la relación superficie/ volumen de la pieza. Por ello los ensayos comparativos deberán efectuarse con probetas de medidas exactas e idénticas.La absorción de agua implica una alteración de las características de la pieza o del material. En general se reducen la resistencia y la dureza, aumentando la tenacidad. El aspecto puede resultar perjudicado por la aparición de zonas mates o lechosas. Empeoran las características dieléctricas. La absorción de agua puede significar también hinchamiento y alteración de las dimensiones.

Dureza Shore (UNE 53130, ASTM D 2240, ISO 868)

 Consiste en evaluar la dureza superficial del material midiendo la profundidad que alcanza una punta de acero normalizada cuando se presiona contra el material. Se puede medir con instrumentos simples (ver durómetro en la Ilustración 5).La superficie de apoyo y de la muestra deberán ser lisas y de caras paralelas. El durómetro se coloca sobre la muestra con paralelismo de caras con ayuda de un dispositivo apropiado. La presión aplicada por estos aparatos es de 12,5 N en la Shore A y de 50 N en la Shore D.El método Shore A se aplica a plásticos blandos, por ejemplo PVC plastificado. El método Shore D se emplea para plásticos más duros.La dureza Shore se expresa en unidades de Shore A o D. Son posibles deferencias de 2-3 unidades Shore. Es muy importante realizar la medida siempre al mismo tiempo, 3 ó 15 s.

Contenido en materiales volatites. (UNE 53090, UNE53269, ASTM D 2584)

 Permite cuantificar el contenido en cenizas de los materiales. Consiste en determinar la variación de masa experimentada por el material al someterlo a calcinación.Para realizar el ensayo se introduce un crisol con la muestra en el interior de horno mufla a 600º C y se mantiene hasta pesada constante.Debido a la sencillez de sus medios (horno mufla, balanza, mechero) y la información suministrada (contenido en refuerzo o en carga inorgánica) se emplea frecuentemente en el control de calidad de materiales. 

Ensayos de aspecto de aspecto Este conjunto de ensayos merece un apartado especial debido a la gran importancia que tienen especialmente en piezas decorativas o simplemente exteriores. En estos casos se hace fundamental que el color y el brillo de la pieza sean idénticos a las del resto del equipo.Otro problema relacionado con el aspecto es cuantificar cuándo y cómo va ha deteriorarse el aspecto de pieza con el uso.

Color, brillo y transparencia. (UNE 53386, UNE 53387, ASTM D 2244, DIN 5033, DIN 6174)

 Son ensayos sencillos que se realizan mediante equipos altamente automatizados (colorímetro, brillómetro o espectrofotómetro ultravioleta visible) como los indicados en la Ilustración 6 e Ilustración 7.

La medición del color consiste en determinar la intensidad de luz que atraviesa tres filtros normalizados (triestímulos X, Y, Z) en condiciones de exposición definidas (geometría y fuente de iluminación). Existen diversos parámetros para caracterizar el color, su relación con los valores de X, Y, Z están descritos en las normas anteriormente indicadas. En general los colorímetros hacen las conversiones para expresar las medidas en el parámetro deseado (Ilustración 6).El brillo se determina midiendo la cantidad de luz reflejada por la muestra cuando incide una luz con una geometría definida.La transparencia se determina como la cantidad de radiación absorbida por el material en función de su frecuencia. Se emplea un espctrofotómetro como el indicado en la Ilustración 7.

Envejecimiento acelerado

 Son ensayos en que se emplean equipos que simulan con mayor o menor acierto las condiciones meteorológicas a las que se ven sometidas las piezas exteriores.Existen dos tipos de equipos, que son función de la fuente de radiación que emplean:con lámparas ultravioleta visible. Son equipos sencillos como el indicado en Ilustración 8. Trabajan con condesación de agua y no permiten el control de la humedad relativa durante el ensayo. La radiación empleada para la simulación es muy agresiva especialmente en la zona del cercano visible.con lamparas de arco de Xenón. Son equipos más sofisticados que introducen diversos filtros con los que consiguen una mejor simulación del espectro de radición emitido por el sol. Durante el ensayo permiten un mejor control de las condiciones de humedad relativa. 

CONCEPTOS FUNDAMENTALESLa industria moderna ha cimentado su desarrollo en un conjunto de reglas que determinan las características que deben cubrir los materiales, los productos, la maquinaria o los procedimientos.Dichas reglas implementadas adecuadamente, constituyen los estándares o normas industriales, cuya aplicación ha sido factor determinante del desarrollo científico y tecnológico, solo alcanzado por algunos países de nuestro planeta.Las normas establecen con presiciòn el reconocimiento de calidad, estimulando la confianza del consumidor, dan prestigio al fabricante, fomentan la organización de estructuras sólidas para el incremento de una producción masiva, simplificando los procesos y aumentando la eficiencia del trabajo, reducen los costos y aumentan los beneficios.En general se dice que una norma (una regla) es la que determina dimensiones, composición y demás características que debe poseer un material producto u objeto industrial; establecido de común acuerdo con la autoridad gubernamental competente y los principales usuarios. La cual se usará como base comparativa durante un tiempo determinado.

1.2.- NORMAS: A.I.S.I., A.S.M.E., A.S.T.M., A.W.S., D.I.N., S.A.E., A.S.N.T., D.G.N.En los Estados Unidos de América se establecieron las bases para el desarrollo industrial por medio de asociaciones o sociedades, las cuales son agrupaciones científicas y técnicas de profesionales. Científicos expertos que a través de comités o grupos de trabajo desarrollan las normas, teniendo por objetivo suministrar los conocimientos, experiencias y habilidades de sus miembros relativas a los materiales, productos, componentes, sistemas, servicios y múltiples actividades, de tal manera que resulten efectivamente útiles a la industria, gobierno, instituciones educativas, profesionales y publico en general, a través de acciones cooperativas y especializadas.A continuación mencionaremos algunas:A.I.S.I.- (American Iron and Steel Institute) Instituto Americano del Hierro y el Acero.A.S.M.E. - (American Society of Mechanical Engineers) Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos.A.S.T.M.- (American Society of testing Materials ) Sociedad Americana para prueba de Materiales.A.W.S.- (American Welding Society) Sociedad Americana de soldadura. S.A.E.- (Society American of Engineers) Sociedad Americana de Ingenieros.N.E.M.A.- (Nacional Electrical Manufacturers) Asociación Nacional de Fabricantes de Aparatos Eléctricos.A.N.S.I.- (American Nacional Standars Institute ) Instituto Nacional Americano de Estándares.1.2.1.- DEPENDENCIAS NACIONALES E INTERNACIONALESDebido a la necesidad de producir materiales, equipos de la mejor calidad que sean competitivos mundialmente. Cada país cuenta con un departamento Gubernamental de Normalización como ejemplos tenemos:D.G.N.- Dirección General de NormasA.N.S.I.- Instituto Nacional Americano de EstándaresD.I.N.- Normas Industriales de AlemaniaA.B.N.T.-Asociación Brasileña de Normas TécnicasN.C.- Dirección de Normas y MetrologiaB.S.- Instituto Británico de EstándaresE.N.- Comité Europeo de NormalizaciónMEXICO EE.UU. ALEMANIA BRASIL CUBA INGLATERRA EUROPAA nivel mundial tenemos varias Organizaciones y/o Comisiones, como:I.S.O.- Organización Internacional de EstandarizaciónIEC.- Comisión Electrotécnica InternacionalCEE.- Comunidad Económica EuropeaCOPANT.-Comisión Panamericana de Normas TécnicasCODEX.- Comisión de Codex AlimenticiosMéxico por medio de la D.G.N., es miembro de la ISO., de la COPANT y de la CODEX1.2.2.- N. O. M. (Norma Oficial Mexicana).La DGN de la secretaría de Industria y Comercio de México, emite las normas y recomendaciones para los fabricantes y usuarios; además cualquier fabricante de algún producto puede conseguir un número NOM, con el cual se indica que el material o producto cubre una serie de normas. El ostentar el número NOM incrementa la confiabilidad del usuario al adquirir dicho producto.

En Ingeniería especialmente en Mecánica se pueden utilizar las normas NMX (Norma Mexicana). Todas las normas contienen las siglas iniciales seguida de un guión con una letra mayúscula, seguida de un guión y un número progresivo continuo, con un guión y el año en que se emite, y/o actualiza.1. NORMA INDUSTRIAL.2. NORMA DE PROCESO.3. NORMA DE MATERIAL.4. NORMA DE CALIDAD.5. NORMA DE SEGURIDAD.6. NORMA DE DIBUJO, ETC.1.2.3.- A.S.T.M. (Sociedad Americana para el Ensaye de Materiales).De gran interés e importancia para quienes efectúan ensayos o inspección de materiales; la ASTM desempeña doble función.a) Normalización de las especificaciones y los métodos de prueba o ensaye de los materiales, los cuales se realizan por comités permanentes.b) Mejoramiento de los materiales de Ingeniería, la cual se logra a través de investigaciones de comités y miembros individuales, los resultados obtenidos se hacen públicos en la revista de la asociación.1.2.4.- I. S. O. (Organización Internacional de Estándares).La DGN pertenece a esta organización y toda la documentación que emite ISO puede ser adaptada por el país. En México la DGN adapto las normas ISO 9000 y les puso el distintivo NMX -CC - número progresivo - año de emisión y las siglas IMNC.UNIDAD II

2.- ENSAYOS DESTRUCTIVOSOBJETIVO.Son aquellos que sirven para determinar las propiedades y características de un material sometidos en algunos casos hasta su ultima resistencia.Estos ensayos se dividen en dos grupos:a) Estáticos. b) Dinámicos.ENSAYOS ESTATICOS.Estos son:? Dureza.? Tensión.? Compresión? Flexión.? Torsión.ENSAYOS DINAMICOS.Los ensayos dinámicos se caracterizan por tener un movimiento para desarrollar la prueba o ensayo, los cuales son:? Dureza.? Impacto? Fatiga.

2.1.- DUREZA.PRINCIPIOS.Cualidad de la materia que tiene que ver con la solidez y firmeza del materialDEFINICIÓN.Es la propiedad que tienen los materiales de resistirse a ser rayados o penetrados.Esta propiedad no constituye una característica específica de los materiales sino que esta íntimamente ligada con las propiedades elásticas y plásticas.OBJETIVO.Ensayo para determinar una característica del material por medio de una muestra.2.1.1.- EQUIPOS Y MATERIALES DE PRUEBA. DUROMETROS.Existe gran variedad en lo que respecta a durómetros porque los hay para probar polímeros, cerámicos, metales y materiales compuestos.El Durómetro tipo A-2 se usa para probar hule y plásticos suaves. El tipo D para probar hules y plásticos duros.Estos durómetros difieren principalmente por el punto de penetración, la magnitud de la carga aplicada al penetrador por medio de un resorte calibrado.

El durómetro tipo D tiene el penetrador más agudo y más fuertemente cargado, el resorte que acciona la penetración de la punta.La dureza obtenida con estos durómetros es una medida de la profundidad de penetración; La cual varia desde 100 para una penetración 0 dependiendo de la profundidad de penetración la dureza se indicará automáticamente en la escala de la carátula; La máxima penetración es de 100 milésimas.Existen durómetros para Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop y Shore.El ensayo de dureza se puede aplicar en la maquina universal de 5 toneladas, así mismo se pueden efectuar el de tensión, compresión, corte y embutido, instalando los dispositivos adecuados para cada ensayo.DISPOSITIVOS DE MEDICIÓN.Para el ensayo de Brinell se usa el microscopio portátil de 20x, con una legibilidad de 0.01mm., para medir el diámetro de la huella que deja el penetrador sobre la superficie de la probeta.MATERIALES DE PRUEBA.El ensayo se puede aplicar a materiales ferrosos, no ferrosos, aleaciones por ejemplo:

* Hierro maleable. * Zinc.

* Aceros. * Bronce fosforado.

* Aluminio. * Cobre al berilio.

* Cobre. * Plomo, etc.

El espesor de la probeta debe cumplir lo especificado en la norma que es: en la superficie opuesta al ensayo no deben aparecer huellas u otras marcas, por lo tanto es espesor debe ser cuando menos 10 veces la profundidad de la huella. La distancia del centro de la huella a la orilla de la probeta debe ser cuando menos 3 veces el diámetro de la misma. Las caras de la probeta deben ser paralelas. Una de las caras de la probeta debe de estar pulida con un material de tipo fino, con el fin de evitar malos ensayos por impurezas.- la prueba debe ser realizada a un mínimo de tres veces el diámetro de la huella de separación de cada lado de la probeta (figura 1).- la probeta deberá tener un ancho mínimo de 10 veces la profundidad de la huella(figura 2).- La separación entre las huellas de diferentes ensayos deberá ser de un mínimo de dos veces el diámetro de la huella (figura 3).La probeta que usaremos son de las dimensiones siguientes 50 x 50 x 10 mm.2.1.2.- PROCEDIMIENTOS Y METODOS DE PRUEBA.El ensayo de dureza comúnmente se aplica a metales y a cualquier otro tipo de material por lo tanto se clasifican en tres grupos:• Burdo• Rebote.• Penetración.a).- Burdo. Este método se subdivide en rayado, esmerilado, corte, limado y acústico. El ensayo de dureza tipo RAYADO.Es para determinar la resistencia que opone un material usando diferentes minerales o polvos; este método también se conoce como rasguño de la escala de MOHS establecido en 1882. La escala mineralógica esta formada por 10 materiales que van del más suave al más duro, los minerales ocupados fueron numerados en la forma siguiente:1. Talco laminar.2. Yeso cristalizado.3. Calcio.4. Fluorita (Espato flúor).5. Apatíta.6. Feldespato.7. Cuarzo.8. Topacio.9. Corindón (Zafiro).10. Diamante.MÉTODO DE ESMERILADO (Ensayo de chispa)La prueba de la chispa producida por una muela, usando materiales ferrosos (aceros y fundiciones) el cual consiste en tomar una muestra del material que se requiere conocer su dureza, pasándolo sobre la

piedra de esmeril o contra la piedra de esmeril, la chispa puede ser de diferente coloración, intensidad y forma; en función de la dureza será la cantidad del material arrancado.En este proceso impera la experiencia de la persona que lo efectúa, en algunos casos se tienen contratipos de materiales ya analizados que sirven de referencia.MÉTODO DE CORTESi sometemos un material a un esfuerzo de corte, este opondrá una resistencia que dependerá de la dureza de dicho material. Entre más duro mayor resistencia opondrá (no olvide que el espesor del material también influye).MÉTODO ACUSTICOPor medio del sonido se puede comprobar la dureza de un material. Entre más elevado o más agudo es el sonido del material al golpearlo con otro, será mayor la dureza de dicho material.b).- Ensayo de dureza dinámico.Los primeros ensayos de dureza dinámica fueron los de RODMAN, el experimento con un penetrador piramidal en 1881. Investigaciones posteriores se llevaron a cabo utilizando un pequeño martillo con extremo esférico comprobando los ensayos de RODMAN. El escleroscopio de SHORE probablemente el dispositivo más utilizado de tipo dinámico, en el cual el rebote del balín determina la dureza del material.c).- Dureza de penetración. (Ensayos estáticos de dureza por indentación).Es el más empleado en la industria actualmente y se basa en la medición de una huella que produce un penetrador al incidir sobre la superficie de un material bajo una carga determinada. Estos ensayos son Brinell, Rockwell, Vickers y KNOOP.2.1.3.- MACRODUREZA.Los ensayos considerados son Brinell y Rockwell debido al tamaño de la huella que se produce al incidir el material con el penetrador.2.1.3.1.- BRINELLEste método fue creado por el ingeniero Juan Augusto Brinell en 1900.Consiste fundamentalmente en oprimir una esfera de acero endurecido contra una probeta manteniendo la carga durante un tiempo determinado, de acuerdo con la norma Mexicana: NMX - B - 116- 1996 –SCFI.-Industria siderurgica.- Determinación de la dureza Brinell en materiales metálicos. Métodos de prueba. (ASTM – E – 140 - 1988).La norma nos indica que para una prueba estándar, se debe de usar una esfera de 10 mm de diámetro, con una carga de 3000 Kg para metales duros y un tiempo de aplicación de 10 a 15 segundos.Así mismo la norma considera otros materiales regulando aplicar 1500 kg para metales de dureza intermedia y 500 kg. Para metales suaves.Los rangos de dureza para cargas que indica la norma son:

Diámetro de la esfera (mm) Carga (kgf) Rango Recomendado (DB)

10 3000 96-600

10 1500 48-300

10 500 16-100

La carga "P" nunca debe exceder a 3000 kg. Esta se usará para materiales duros (Acero): la de 1 500 kg. Para materiales de dureza intermedia (cobre): la de 500 Kg. para materiales suaves (magnesio).La norma nos indica hacer cinco ensayos distribuidos al azar y en el punto 3.2.2. Indica que la prueba de Brinell no se recomienda para materiales que tengan una dureza mayor a 630 DB. Además contiene tablas con tres columnas que indican 3000, 1500 y 500 Kgf y por renglón indican de 2.00 mm a 6.99 mm el diámetro de la huella (estos números del diámetro van incrementándose cada centésima de milímetro por lo tanto se tienen cubiertos todos los números de dureza.Tiempos recomendados en ESIME para ensayos en diferentes materiales:A).- Materiales Duros (acero y hierro) de 10 a 15 segundos como mínimo. 3000 kg. B).- Materiales Semiduros (metales no ferrosos) de 30 a 45 segundos. 1500 kg.Cobre, Bronce n C).- Materiales Suaves (magnesio y aluminio) de 120 a 180 segundos. 500kg.El penetrador es de carbuloy (Carburo de tungsteno) en tres diámetros l0, 5, 2.5 mm.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos93/ciencia-materiales/ciencia-materiales.shtml#ixzz3lG8xWDkp

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

En primer lugar daremos a conocer de forma detallada las definiciones de cada uno de los ensayos, mencionando aspectos importantes y explicando brevemente las diferencias que pueden existir entre los mismos .Seguidamente ilustraremos la manera en que cada uno de los ensayos se pueden llevar a la práctica, los montajes que se requieren para realizarlos y de esa manera observar las deformaciones o fracturas que sufren los materiales expuestos a dichos ensayos. finalmente daremos nuestra opinión a través de las conclusiones.

ENSAYOS DE COMPRESION E9

Este método de ensayo cubren los aparatos, los especímenes y el procedimiento de prueba de la compresión axial con carga de materiales metálicos a temperatura ambiente. Utilizar las propiedades de compresión son de interés en los análisis de estructuras sometidas a cargas de compresión o flexión o ambos, y en los análisis de trabajo con metal y los procesos de fabricación que implican la deformación a la compresión de gran tamaño como la forja y laminación. Los metales quebradizos o inductiles que la fractura de la tensión a tensiones por debajo del límite de elasticidad, estos ensayos de compresión ofrece la posibilidad de ampliar el rango de los datos de esfuerzo-deformación. 

Los datos obtenidos de un ensayo de compresión puede incluir el límite elástico, el límite de elasticidad o módulo de Young, la curva de esfuerzo deformación, y la  resistencia compresión . En el caso de un material que no falla en la compresión por una fractura en el desgrane, resistencia a la compresión es un valor que  depende de la deformación total y la geometría de la muestra.

ENSAYO DE DUREZA E10

La ASTM define E10 como Método de prueba estándar para la dureza Materiales Metálicos. La prueba de dureza Brinell es una prueba de dureza que puede proporcionar información útil sobre los materiales metálicos. Esta información se correlaciona con resistencia a la tracción, resistencia al desgaste, la ductilidad, u  otras características físicas de los materiales metálicos, y puede ser útil en el control de calidad y selección de materiales.

Las pruebas de dureza Brinell en un lugar específico en una parte no Para l esfuerzo deformación, a la Brinell de tras pruebas puede representar las características físicas de la totalidad o producto final.

ENSAYO DE IMPACTO E23

Según la ASTM El ensayo de impacto E23 se refiere específicamente al comportamiento de los metales cuando son sometidos a una sola aplicación de una fuerza resultante de multi estrés asociado con una muesca, junto con altas tasas de carga y en alguno casos con temperaturas altas o bajas. Para algunos materiales y temperaturas de los resultados de las pruebas de impacto en muestras con muescas, cuando se correlacionan con la experiencia de servicio, se han encontrado para predecir la probabilidad de rotura frágil con precisión.

La ASTM E23 describe dos pruebas más comunes de este tipo las cuales son la entalladura en V prueba de Charpy y la prueba Izod. La revista mexicana de física E52 explica que la prueba Charpy permite comportamiento que tienen los materiales al impacto, y consiste golpear mediante una masa una probeta que se sitúa en el soporte la masa M, la cual se encuentra acoplada al extremo del péndulo de longitud L, se deja caer desde una altura, mediante la cual se controla la multi-axial algunos materiales. La velocidad de aplicación de la carga en el momento del impacto. Los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasifican en dúctil o frágil, dependiendo de la capacidad que tienen los mismos absorber energía durante este proceso. 

Actualmente no existe un criterio único para determinar cuantitativamente cuando una fractura es dúctil pero todos coinciden en que el comportamiento dúctil está  caracterizado por una absorción de energía la requerida para que un material fracture frágilmente. Por otra parte el comportamiento dúctil asociado altos niveles de deformación plástica en los materiales. 

José Arturo García Rosas y Marco Antonio Berlanga Rojas en su tesis manual de soldaduras especiales, selección y método de aplicación para el área metal mecánica describen que el ensayo izod es una prueba que se hace a una muestra de material metálico para evaluar la resistencia al impacto en un discontinuidad y evaluar la resistencia mecánica de un material comparativamente frágil durante la propagación de una grieta, la prueba se realiza utilizando una barra pequeña, de sección redonda o cuadrada ,sujeta de uno de sus extremos por la mordaza d , o mayor que tiene para una de sujeción de un péndulo. La muestra se rompe con un solo impacto del péndulo y la energía absorbida en la ruptura de la muestra es registrada por la aguja de un cuadrante activada por el impacto del péndulo.

Estos métodos de ensayo no se ocupan de los problemas asociados con las pruebas de impacto a temperaturas inferiores a -196 C (-320 F, 77 K). Los valores  indicados en unidades SI deben ser considerados como el estándar. unidades pulgada proporcionan a título informativo.

ENSAYO DE DUREZA (E384)

La ASTM define la prueba de dureza E384 como pruebas de dureza que se han encontrado para la evaluación de materiales, control de calidad de los procesos de fabricación e investigación y desarrollo. La dureza, aunque de naturaleza empírica, se puede correlacionar con resistencia a la tracción de muchos metales, y es un  indicador de resistencia al desgaste y ductilidad. Este método de prueba incluye un análisis de las posibles fuentes de errores que pueden ocurrir durante Knoop y pruebas de Vickers y cómo estos factores afectan a la precisión, repetibilidad y reproducibilidad de los resultados de las pruebas. Básicamente la prueba de Vicker consiste en, un método para medir la dureza de los materiales. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136º.

blemas pulgada-libra seca, (de cinco en Se emplea para láminas delgadas hasta0,15 mm (0.006 pulgadas) y no se lee directamente en la máquina. Este ensayo constituye una mejora al ensayo de dureza Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más ligeras que las utilizadas en el ensayo Brinell.  Se miden las diagonales de la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la fórmula antes mencionada. Este tipo de ensayo es recomendado para durezas superiores a 500 HB (en caso de ser inferior, se suele usar el ensayo de dureza Brinell). Este ensayo, además, puede usarse en superficies no 

planas. Sirve para medir todo tipo de dureza, y espesores pequeños. (Aunque si el material es muy blando, se usa el método de Brinell) El método knoop es un método exclusivo de micro dureza como penetrador utiliza una punta de diamante de base rómbica y las cargas varían de 1 a 1200g. Este ensayo puede usarse para probar capas endurecidas (gradientes de dureza), bandeamiento de microconstituyentes, hojas delgadas de material, recubrimientos, etc. El indentador  Vickers por lo general produce un sangrado geométricamente similar en todas las fuerzas de ensayo. 

Salvo para las pruebas a bajas fuerzas que producen hendiduras con diagonales menor que μ m sobre 25, el número de dureza será esencialmente la misma que producida por máquinas de Vickers con las fuerzas de ensayo de 1 kgf mayor, siempre y cuando el material se está probando es razonablemente homogénea. Para los materiales isotrópicos, las dos diagonales de una indentación Vickers son iguales en tamaño.

El indentador Knoop no produce un sangrado geométricamente semejante en función de la carga de prueba. En consecuencia, la dureza Knoop variará con la  fuerza de ensayo. Debido a su forma rómbica, la profundidad de indentación es menor para obtener una marca Knoop en comparación con una indentación Vickers en condiciones de ensayo idénticas. Las dos

diagonales de un sangrado Knoop son notablemente diferentes. Idealmente, la gran diagonal es 7,114 veces más largo que el corto en diagonal, pero esta relación está influenciada por la recuperación elástica. Así, el indentador Knoop es muy útil para la evaluación de los gradientes de dureza o capas delgadas de las muestras seccionadas. 

ENSAYO DE FATIGA E468 E466

La ASTM establece que esta práctica abarca la información deseable y mínimos que deben comunicarse entre el ordenante y el usuario de los datos derivados axial amplitud constante de la fuerza, flexión, torsión o pruebas de fatiga de materiales metálicos a prueba en el aire a temperatura ambiente. Algunos aspectos  importantes a considerar en este ensayo son las propiedades estáticas, se deben tomará  en cuenta el efecto de la velocidad de ensayo, frecuencia, el esfuerzo medio y el esfuerzo amplitud. Una vez determinados estos valores se procederá a la elaboración de la curva S-N, los diagramas de Goodman y Gerber para determinar la vida a fatiga. 

ENSAYO DE TENSION E8 y E8M

La ASTM define E8 ,E8M - 09 como Métodos de Prueba Estándar para Pruebas de Tensión de Materiales Metálicos . Estas pruebas de tensión proporcionaninformación sobre la resistencia y la ductilidad de los materiales en tracción uniaxial Esta información puede ser útil en las comparaciones de los materiales, el desarrollo de aleación, control de calidad y diseño en determinadas circunstancias. Los resultados de las pruebas de tensión de las muestras a máquina a las dimensiones normalizadas de las partes seleccionadas de una pieza o material no del todo puede representar la fuerza y propiedades de ductilidad  del producto final completo o su comportamiento en servicio en diferentes ambientes. Estos métodos de ensayo cubren los test de tensión de los materiales  metálicos en cualquier forma a temperatura ambiente, en concreto, los métodos de determinación de la resistencia a la fluencia, fluencia, resistencia a la tracción, el alargamiento, y la reducción de la superficie.

Conclusión

Para finalizar la prueba  ASTM E23 no pretende abordar todos los problemas de seguridad, si las hay, asociadas con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso. La ASTM E-384 especifica las unidadesde la fuerza y la longitud en el Sistema Internacional de Unidades (SI), es decir, la fuerza en Newtons (N) y la longitud en milímetros o μ m. Sin embargo, debido al precedente histórico y el uso común permanente, los valores vigentes en gf kgf y unidades se proporcionan para la información y gran parte del debate en esta norma, así como el método de comunicación de los resultados de la prueba se refiere a estas unidades.

En la mayoría de los casos, los elementos de máquinas quedan sometidos a una acción dinámica de dirección e intensidad variables y se ha comprobado que muchos elementos sometidos largo tiempo a esfuerzos variables se fracturan básicamente, sin causar deformaciones permanentes visibles con cargas más bajas que las que producirían en rotura por esfuerzos estáticos.