PRUEBAS DE LOS MATERIALES Las pruebas se aplican a los
materiales, componentes y ensambles. Consisten en la medicin de las
propiedades fundamentales o medicin de las respuestas a influencias
particulares tales como carga.Los mtodos de prueba e inspeccin
pueden ser o no destructivos del objeto que se examina y, por
tanto, las pruebas se subdividen por lo comn en dos reas
principales: pruebas destructivas y no destructivas. Las pruebas
tambin se clasifican como pruebas fsicas, qumicas o mecnicas. Las
pruebas fsicas influyen la medicin de cantidades como peso
especfico, y propiedades elctricas, magnticas, trmicas y pticas.
Estas pruebas por lo comn se realizan en laboratorios cientficos.
Las pruebas qumicas, por las cuales se determinan las propiedades
qumicas, se encuentran en los dominios del cientfico ms bien que el
de los del ingeniero y, a excepcin de las pruebas de corrosin. Las
pruebas mecnicas se realizan con ms frecuencia en los laboratorios
de ingeniera. Estas incluyen la medicin de propiedades como dureza,
resistencia y tenacidad, la cuales junto con la inspeccin para
encontrar defectos internos. Estas pruebas requieren de equipo y de
tcnicas especiales.PRUEBA A TENSION DE LOS METALESLa muestra
redonda comn para la prueba a la tensin se muestra en la figura. Su
dimetro es ya sea 12.5 0.25 mm (SI), o 0.500 0.010 pul, con
longitudes de calibre respectivas de 50.00 0.10 mm o 2.00 0.005
pul.
La muestra se sujeta con firmeza en una maquina en la cual se
pueden aplicar cargas alineadas con el eje de la muestra. Si es
necesario, se pueden fijar en ella un extensmetro para medir los
cambios en longitud. Conforme la muestra se alarga lentamente, las
mediciones de la carga aplicada se anotan ya ea de forma manual o
se registran de forma automtica. Es conveniente convertir las
cargas en cargas unitarias o esfuerzos, y los cambios de longitud
en cambios unitarios en longitud o deformaciones. Los esfuerzos se
calculan por la divisin de las cargas entre el rea de seccin
transversal sobre el cual acta la carga. Las deformaciones se
encuentran por la divisin del cambio en longitud por la calibrada,
esto es, entre la longitud original de la muestra. Las relaciones
esfuerzo-deformacin pueden aplicarse a muestras y miembros
estructurales cuyas dimensiones difieren a las de la muestra de
prueba. La prueba se completa cundo la muestra finalmente se
rompe.La informacin de carga y caracterstica de un acero dulce, y
su conversin en esfuerzo y deformacin se muestran en la tabla. En
la figura se muestra una grfica de esfuerzo y deformaciones
obtenida mediante esa informacin. Para materiales metlicos mas
dctiles, debe observarse que en el esfuerzo y deformacin son, en el
inicio, proporcionales uno a otra. Es la accin elstica.
El mdulo de Young indica la propiedad llamada rigidez: los
valores pequeo de E indican materiales flexibles y los valores
grandes de E reflejan rigidez y la falta de flexibilidad.La
propiedad de recuperacin es una funcin del mdulo de elasticidad y
se refiere en la extensin en la cual el metal recupera su forma
cuando se elimina la carga que produjo la deformacin elstica. Si se
enrolla alambre de acero y latn del mismo dimetro para hacer
resortes del mismo dimetro, el latn tendr que devanarse bajo carga
en un mandril de dimetro menor que el que se usara ara el acero.,
dado que el latn tiene un mdulo de elasticidad ms bajo y, por lo
tanto, tiene ms recuperacin.La determinacin del lmite de la accin
elstica en metales y aleaciones que no tienen un punto de cedencia,
dependen de la medicin de un valor lmite del esfuerzo requerido
para producir una cantidad seleccionada en forma arbitraria de
deformacin permanente. La deformacin seleccionada es con frecuencia
de 0.2 % de la deformacin alcanzada. El esfuerzo correspondiente se
llama resistencia a la cedencia. La resistencia a la cedencia, como
los puntos de cedencia, se determinan con ms facilidad que los
lmites elsticos. Si no est disponible un extensmetro para hacer las
mediciones de deformacin necesaria para las determinaciones del
punto de cedencia y de la resistencia de cedencia, pueden obtenerse
valores aproximados revistiendo la superficie del espcimen con una
laca quebradiza que se despegara en hojuelas en la carga de
cedencia.Ms all del lmite de la accin elstica, se muestra sujeta a
la tensin al principio se alarga con uniformidad en toda su
longitud. Con el timpo, el alargamiento tiende a concentrarse en
una regin, y ya que el volumen del material no cambia, eso resulta
e el desarrollo de una constriccin. Esto se llama formacin de
cuello. El cambio en longitud dividido entre la longitud de
calibracin original se expresa como un porcentaje de
alargamiento.
Donde Lf es la longitud final y Lo es la longitud inicial. El
porcentaje de alargamiento es un factor relacionado con la
capacidad del material para sufrir deformacin inelstica. Esta
capacidad se llama ductilidad. El cambio del rea dividid por la
seccin transversal original dee la muestra e expresa como un
porcentaje de reduccin del rea:
Donde Ao es el rea original, y Af es el rea final de la seccin
transversal. Este porcentaje tambin es un factor de la capacidad
del material para sufrir deformacin inelstica. La falta de
ductilidad se conoce como fragilidad. La ductilidad y la fragilidad
son muy importantes en las operaciones de formado, por que tienden
a determinar que con tanta severidad puede deformarse el material
sin desgarrarlo o romperlo. Las relaciones de esfuerzo-deformacin
por tensin que se acaban de describir y para las cuales se grafic
una curva, se conoce como relacin aparente del esfuerzo-deformacin.
El esfuerzo verdadero o real, en cualquier momento dado durante la
prueba es mayor que el esfuerzo aparente el esfuerzo S supuesto en
el rea real Areal sobre la cual la carga est distribuida es mas
pequea el rea inicial A0 por lo tanto y y >S. La diferencia
entre las reas real e inicial es despreciable hasta que la muestra
comienza a tener cuello. En forma similar, los incrementos de la
deformacin verdadera se definen como don de L es la longitud real
de calibracin en cualquier momento y DL es el cambio incremental en
longitud cauado por el incremento en la carga la deformacin total
verdadera a cualquier carga L se obtiene mediante:
Ya que el volumen permanece constante durante la deformacin,
entonces V0=A0Lo=Vl=AlLl donde V0 , A0 y L0 son respectivamente el
volumen, el rea de la seccin tranversal y la longitud de calibracin
antes de que se aplique una carga, y Vl , Al , Ll son los mismos
valores respectivos bajo la carga L.
Ya que la deformacin aparente
Entonces
Y
Loa esfuerzos verdaderos y las deformaciones verdaderas se han
calculando mediante la informacin de la tabla anterior y se tabula
mediante la siguiente tabla. Por tanto los esfuerzos reales son an
ms grandes que los esfuerzos verdaderos calculados.
