ENSAYO DE TORSION

Ensayo de Torsión

El ensayo de torsión es un mecanismo en que se deforma una muestra aplicándole un par torsor. La deformación plástica alcanzable con este tipo de ensayos es mucho mayor que en los de tracción o en los de compresión. Éste ensayo da información del comportamiento de la cortadura del material y la información de su comportamiento a tracción se puede deducir fácilmente. Los efectos de la torsión a una barra son: (1) producir un desplazamiento angular de la sección de un extremo respecto al otro y (2) originar tensiones cortantes en cualquier sección de la barra perpendicular a su eje.

La Torsión se refiere a la deformación helicoidal que sufre un cuerpo cuando se le aplica un par de fuerzas (sistemade fuerzas paralelas de igual magnitud y sentido contrario). La torsión se puede medir observando la deformación que produce en un objeto un par determinado. Por ejemplo, se fija un objeto cilíndrico de longitud determinada por un extremo, y se aplica un par de fuerzas al otro extremo; la cantidad de vueltas que dé un extremo con respecto al otro es una medida de torsión. Los materiales empleados en ingeniería para elaborar elementos de máquinas rotatorias, como los cigüeñales y árboles motores, deben resistir las tensiones de torsión que les aplican las cargas que mueven.

La torsión en sí se refiere a un desplazamiento circular de una determinada sección transversal de un elemento cuando se aplica sobre éste un momento torsor o una fuerza que produce un momento torsor alrededor del eje . El ángulo de torsión varía longitudinalmente.

ENSAYO DE DUREZA

Definición :

"La mayor o menor resistencia que un cuerpo opone a ser rayado o penetrado por otro" o "la mayor o menor dureza de un cuerpo respecto a otro tomado como elemento de comparación".

El ensayo de dureza es, juntamente con el de tracción, uno de los más empleados en la selección y control de calidad de los metales.

Intrínsecamente la dureza es una condición de la superficie del material y no representa ninguna propiedad fundamental de la materia.

MÉTODOS DE DUREZA
*Ensayo estático de penetración. *Ensayo de rebote. *Ensayo de rayado. *Ensayo de abrasión y erosión.

ENSAYO DE PENETRACIÓN:
Define la dureza como la resistencia a la penetración o resistencia a la deformación plástica que opone un material a ser presionado por un penetrador determinado y bajo la acción de cargas preestablecidas.
DUREZA BRINELL.
Consiste en comprimir sobre la superficie del material a ensayar una bolilla de acero muy duro durante un cierto tiempo (t) produciendo una impresión con forma a casquete esférico.

DUREZA ROCKWELL
Se calcula la dureza con la profundidad de penetración y la carga total no se aplica en forma continua.
El valor se obtiene directo del dial del indicador. La dureza esta dada por el incremento de penetración debido a la acción de la carga adicional. La medición de dureza por el método Rockwell es facilidad de realización. El método se basa en la medición de la profundidad de penetración de una determinada herramienta bajo la acción de una carga prefijada.
El número de dureza Rockwell (HR) se mide en unidades convencionales y es igual al tamaño de la penetración sobre cargas determinadas. El método puede utilizar diferentes penetradores siendo éstos esferas de acero templado de diferentes diámetros o conos de diamante

DUREZA VICKERS

Es semejante a la de Brinell o sea su valor depende de la carga aplicada y de la superficie de la impronta o huella. Las cargas varían de 1 a 120 kgf y el penetrador es una punta de diamante con forma piramidal.

Este método es muy difundido porque permite medir dureza en todos los materiales metálicos independientemente del estado en que se encuentren y de su espesor.
El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de base cuadrada. Tal penetrador es aplicado perpendicularmente a la superficie cuya dureza se desea medir, bajo la acción de una carga P.

Esta carga es mantenida durante un cierto tiempo, después del cual es retirada y medida la diagonal de la impresión que quedó sobre la superficie de la muestra.

Dureza MARTENS:

Se basa en la medida de la anchura de la raya que produce en el material una punta de diamante de forma piramidal y de ángulo en el vértice de 90º, con una carga constante y determinada. Se aplica sobre superficies nitruradas. Se mide “a” en micras y la dureza Martens viene dada por:

ENSAYO DE FATIGA

Ensayo de Fatiga

Un ensayo especial es el ensayo de fatiga con probeta rotatoria en el cual una probeta se hace girar por medio de un motor, mientras se le aplica una carga conocida.

La probeta queda sometida a una flexión alternada, que se traduce en que un punto cualquiera de la probeta queda sometido a un ciclo de cargas que va de tracción a compresión.

Esto produce fisuras que se van propagando lentamente, reduciendo el área hasta un punto tal en que la probeta no pueda resistir la carga aplicada y se rompe.



En la figura se observan la probeta , sostenida entre dos cabezales, un motor para girarla "n" cantidad de vueltas y un contador de vueltas que registra la duración del ensayo.

ENSAYO DE CHOQUE

CHOQUE
En elementos sometidos a efectos exteriores instantáneos o variaciones bruscas de las cargas, y no muestran deformaciones plásticas o por fragilidad, considerados como dúctiles. En estos casos es conveniente analizar el comportamiento del material en experiencias de choque o impacto. Los ensayos de choque determinan, la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para introducir la fractura de la probeta de un solo choque, el que se refiere a la unidad de área, para obtener lo que se denomina resiliencia. El objeto del ensayo de choque es el de comprobar si una maquina o estructura fallará por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan concentración de tensiones, por cambios bruscos de sección, maquinados incorrectos, fileteados, etcétera, o bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado.

MÉTODO DE ENSAYO.
Los ensayos de choque se realizan en máquinas denominadas péndulos o martillo pendulares, en las que se verifica el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se deja caer desde una altura determinada, realizándose la experiencia en la mayoría de los casos, de dos maneras distintas el método Izod y el método Charpy. En ambos casos la rotura se produce por flexionamiento de la probeta, por lo que se los denomina flexión por choque.

ENSAYO DE CORTE

ELCORTE

El ensayo de corte tiene poca aplicación práctica, pues no permite deducir de él algunas características mecánicas importantes del material que se ensaya; es por eso que rara vez lo solicitan.
El esfuerzo de corte no puede ser obtenido prácticamente como un esfuerzo puro o simple, generalmente va acompañado por otro de flexión, cuyo valor variará según el procedimiento a seguir pues es indudable que si se considera una sola cuchilla su importancia decrecerá, aunque también en este caso tendrá una pequeña influencia en el valor obtenido la dureza del filo y la penetración en cuña del mismo.

ENSAYO DE PLEGADO

Definicion:
El plegado a temperatura ambiente es un ensayo tecnológico derivado del de flexión, se realiza para determinar la ductilidad de los materiales metálicos (de él no se obtiene ningún valor específico).

Este ensayo es solicitado en barras y perfiles de acero, para la comprobación de la tenacidad de los mismos y después de haber por el tratamiento de recocido. El material se coloca entre los soportes cilíndricos, aplicando la carga lentamente hasta obtener el ángulo de plegado especificado para el mismo, o cuando aparecen las primeras fisuras en la cara inferior.

ENSAYO DE PLEGADO
Se realiza sobre las probetas que fueron sometidas a flexión.
En la máquina de ensayo Baldwin se realizó la primera etapa de plegado hasta un ángulo superior a 90º y luego sometido a una prensa y se terminó en un plegado con forma de “U”.
Si ambas probetas no presenta grietas y resquebrajaduras a simple vista,(SAE 1015 y SAE 1045) son aptos para hacer plegados.

Se reconocen dos tipos de plegado:
Plegado con calza ,donde se interpone una paralela entre las caras interiores de la probeta cuando es plegada, quedando los laterales de la misma paralelos entre si.

Plegado a fondo , en este tipo de solicitación los extremos se tocan y la superficie plegada es sometida a un esfuerzo mayor.

ENSAYO DE FLEXION

Definición:
El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerzas perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatas.
Para realizar el ensayo se necesita vigas simplemente apoyadas, con la carga concentrada en un punto medio (flexión practica u ordinaria).
En estas condiciones además de producirse el momento de flexión requerido, se superpone a un esfuerzo cortante, cuya influencia en el calculo de la resistencia del material varia con la distancia entre apoyos, debido a que mientras los momentos flectores aumentan o disminuyen con esta, los esfuerzos cortantes se mantienen constantes, como puede comprobarse fácilmente en la figura, por lo que será tanto menor su influencia cuanto mayor sea la luz entre apoyos.
Para ensayos más precisos la aplicación de la carga se hace por intermedio de dos fuerzas con lo que se logra “flexión pura”.

FLECHA - MODULO DE ELASTICIDAD.

Cuando el material es sometido a la acción de la carga, la línea neutra se ira flexionando denominándose FLECHA a la distancia vertical entre la posición inicial de dicha línea y las posiciones instantáneas que tome, medidas en el lugar de mayor flexionamiento de la probeta.

PROBETAS.
Las variaciones que presentan las fundiciones en las distintas coladas y según sus componentes, las normas indican como de extraer las muestras que se utilizarán en las experiencias; por eso tenemos las fundidas con la pieza; que se preparan los para lo que estarán dispuesto en condiciones tales que se evite la acumulación de impurezas en ellos y que la solidificación se realice en idénticas condiciones que la de toda la masa metálica.

Diagramas
El siguiente es el diagrama de los dos ensayos de flexión, como vemos en el, el acero SAE 1045 presenta el limite a deformaciones elásticas a una carga mayor y también al suspender el ensayo se nota claramente que a igual deformación, o sea flecha, la carga es más elevada que el del SAE 1015.

Imagenes de Probetas ensayadas

ENSAYO DE COMPRESION

Definición:
El ensayo de compresión es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a la probeta, en la dirección de su eje longitudinal, una carga estática que tiende a provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se irá incrementando hasta la rotura o suspensión del ensayo.


El diagrama obtenido en un ensayo de compresión presenta para los aceros, al igual que el de tracción un período elástico y otro plástico.

En los gráficos de metales sometidos a compresión,obtenidas sobre probetas cilíndricas de una altura doble con respecto al diámetro, se verifica lo expuesto anteriormente, siendo además posible deducir que los materiales frágiles (fundición) rompen sin deformarse, y los dúctiles, carecen de importancia, ya que se deforman continuamente hasta la suspención de la aplicación de la carga, siendo posible determinar únicamente, a los efectos comparativos, la tensión al limite de proporcionalidad.

PROBETAS PARA COMPRESIÓN DE METALES
En los ensayos de compresión, la forma de la probeta son de dimensiones normalizadas.El rozamiento con los platos de la maquina hace aparecer, un estado de tensión compuesta que aumenta la resistencia del material, la influencia de estas tensiones va disminuyendo hacia la sección media de la probeta, razón por la cual se obtiene mejores condiciones de compresión simple cuando están se presenta con forma prismáticas o cilíndricas de mayores alturas, las que se limitan, para evitar el efecto del flexionamiento lateral debido al pandeo.

En ensayos no se utilizan probetas industriales, para una buena distribucion de cargas se necesitan, probetas planas y paralelas entre si para evitar datos erroneos.

ENSAYO DE TRACCION

TRACCION
Un cuerpo se encuentra sometido a tracción cuando se le aplican cargas normales uniformemente repartidas a sus secciones transversales de modo que produsca su alargamiento.

Es el ensayo que mejor determina las propiedades mecánicas de los metales, es decir que definen sus características de resistencia y deformabilidad.

Cuando la probeta se encuentra bajo un esfuerzo estático de tracción simple a medida que aumenta la carga, se estudia esta en relación con las deformaciones que produce. Estos gráficos, permiten deducir sus puntos y zonas características revisten gran importancia, dicho gráfico se obtiene directamente de la máquina.

En en gráfico obtenido, se pueden visualizar los periodos de elasticidad, plasticidad, fluencia y de grandes deformaciones.


PROBETAS PARA TRACCION
Las probetas para este ensayos son industriales o calibradas; estas últimas, se emplean en experiencias más rigurosas y adoptan formas perfectamente cilíndricas o prismáticas, con extremos ensanchados, no solo para facilitar su sujeción en la máquina de ensayo, sino para asegurar la rotura dentro del largo calibrado de menor sección; en la cual se marcan los denominados “Puntos fijos de referencia” a una distancia inicial preestablecida (lo), que permitirá después de la fractura, juntando los trozos, determinar la longitud final entre ellos (L).

MODO Y TIEMPO DE APLICACION DE LAS CARGAS
La carga debe aplicarse de tal manera que el esfuerzo resulte uniformemente distribuido sobre la sección transversal del material.Tratándose de ensayos estáticos el incremento de carga se efectúa en forma muy lenta, para evitar los efectos de las fuerzas de inercia,con una variación de 0,1 Kgf/mm² y por segundo aproximadamente hasta alcanzar el limite de fluencia, a partir del cual se puede llegarse a 50 Kgf/mm² por minuto.Resulta de gran importancia la velocidad de la aplicación de la carga de ensayo, pues su incremento produce un retraso en la aparición de las deformaciones plásticas y un aumento de la resistencia del material.

SINTESIS DE ENSAYOS 2009

TRABAJO PRACTICO FINAL

CONSIGNA DE TRABAJO
(Entrega o publicación en blog:16 de noviembre)
Armar una sintesis que incluya:

1-Los diferentes ensayos estudiados.(Tracción-Compresión-Flexión-Plegado-Torsión-Dureza-Choque y Fatiga)
Breve descripcion de cada uno. Incluir imágenes.

2-Los diferentes tipos de probetas, sus caracteristicas principales.

3-Una breve clasificaciòn de los ensayos en funcion de la carga aplicada.(Estatíco-Dinámico) JUSTIFICAR

4-Breve descripcion de graficos obtenidos en los diferentes ensayos.

5-Armar una tabla que contenga por lo menos tres elementos que trabajen desde el punto de vista de las condiciones que se reproducen cuando ensayamos un material.

6- Armar una síntesis que incluya los diferentes ensayos o pruebas que se le deben hacer a los combustibles y lubricantes antes de que salgan al mercado.(Propiedades a ensayar)

Para confeccionar este informe, podes utilizar la informacion que figura en este blog y los apuntes de clase.

Si queres hacer consultas podes escribir al correo que figura en el blog bajo el asunto "fulanodetal51ensayodemateriales" o "fulanodetal63ensayodemateriales".Si optás por publicar tu trabajo; enviá la direccion del blog por e-mail)
NOTA:
La entrega de este trabajo condiciona la aprobación de la materia
ENTREGA 16 de NOVIEMBRE de 2009
CONSULTAS: gfeldst@gmail.com