Ensayos mecánicos estáticos:

dureza, tensión, compresión.

Las Propiedades De Un Material Dependen

De:La estructura que presente el

material.Del proceso o procesos que haya

sufrido.De la composicion quimica.

Ensayo de Dureza

Mide la resistencia de un material a la penetración.

Dureza

Es una medida de la resistencia del material a una deformación plástica

localizada. (por ejemplo, por

hendidura o rayadura)

El valor de dureza se toma adimensionalmente.

Técnicas de Ensayo de Dureza:

Resistencia al Corte o Abrasión

1) Prueba de Ralladura.-

Friedrich Mohs :

10) Diamante 9) Zafiro 8) Topacio 7) Cuarzo 6) Feldespato 5) Apatito 4) Fluorita 3) Calcita 2) Yeso 1) Talco

Se emplea en Mineralogía.

Resistencia a la Indentación o Penetración

Se realiza imprimiendo en la muestra, la que está en reposo sobre una plataforma rígida, un indentador o penetrador de geometría determinada, bajo una

carga estática conocida que se aplique directamente o por medio de un sistema de

palanca.

Entre los ensayos frecuentes están:

1.- Dureza Brinell2.- Dureza Rockwell

3.- Microdureza Vickers

Dureza Brinell Penetrador.- Esfera de acero

duro (acero templado) o esfera de carburo de tungsteno (WC).

D = 10, 5, 2.5, 1.125, 0.625 [mm]

Carga.- Aplicada lenta y gradualmente.

P = 249.7, …, 99.8, …, 31.2, …, 9.9, …, etc. [kg]

Medición.- d = Diámetro de la huella [mm].

2d2D- D

2πD

P HB

Dureza Brinell Con este ensayo se puede

estimar un valor de resistencia a la tracción de los materiales

Para materiales ferrosos

RT = 500 (HB) [lb/pulg2]

RT = 3.45 (HB) [MPa]

Para materiales no ferrosos

RT = 300 (HB) [lb/pulg2]

RT = 2.07 (HB) [MPa]

Dureza Rockwell Penetrador.- Es por el tipo de

escala.

B = Para materiales suaves. Esfera de acero de Ø = 1/16 “C = Para materiales duros. Cono de diamante

Carga.- Aplicada lenta y gradualmente.

B = 100 [kg]C = 150 [kg]

Ambos, con una aplicación de precarga de 10 [kg], para generar una superficie uniforme.

Medición.- La produndidad.

Microdureza Vickers Penetrador.- Cono de

diamante.

Carga.- Aplicada lenta y gradualmente.

P = 1000, …, 500, …, 200, …, 100, [g] [kg]

Medición.- d = Longitud de la diagonal del cuadrado de la impresión [µm] [mm].

2dP 1.854 HV

Microdureza Knoop

Penetrador.- Cono de diamante.

Carga.- Aplicada lenta y gradualmente.

P = 1000, …, 500, …, 200, …, 100, …, etc. [g] [kg]

Medición.- d = Longitud de la diagonal mayor [µm] [mm].

2dP 14.229 HK

Escalas de Dureza

Tabla de Conversión para diversas escales

de Dureza.

Nótese los rangos limitados de muchas

de las escalas.

Debido a los diversos factores involucrados,

las conversiones de dureza se consideran

aproximadas.

Pruebas de Dureza

Ejemplos de dureza

Aplicaciones Típicas de las Pruebas de Dureza por Indentación

Ensayos tensión, compresión

PROPIEDADES

Maleabilidad: Consiste en la posibilidad de transformar algunos metales en láminas delgadas sin que se rompa. Ejm: el aluminio

como conservante de alimentos. Ductilidad: Propiedad que poseen ciertos

metales para poder estirarse en hilos delgados o varillas.Ejm: oro, plomo.

Tenacidad: Propiedad que tienen algunos materiales de soportar sin deformarse, ni romperse los esfuerzos básicos que se les apliquen. Implica que el material tiene capacidad de absorber energía. Ejm: Azufre.

Dureza: Resistencia que un material opone a la penetración o a ser rayado por otro cuerpo. Ejemplo, el diamante.

Plasticidad: Aptitud de algunos materiales sólidos de adquirir deformaciones permanentes, bajo la acción de una presión o fuerza exterior sin que se produzca una rotura.

Elasticidad: capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación.

Fragilidad: Capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. La rotura frágil tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía.

Rigidez: capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos

RESISTENCIACapacidad para soportar esfuerzos

aplicados sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo cierto material. La resistencia tensil: es importante para un material que va a ser extendido o va a estar bajo tensión. Las fibras necesitan tener buena resistencia tensil.

Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos

producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo.

Elástica o reversible: Si la deformación se recupera al retirar la carga.Plástica o irreversible: Si la

deformacion persiste despues de retirar la carga.

DEFORMACIÓN

Describe la relación entre el esfuerzo y la deformación y que señala las regiones elásticas y plásticas de un material dado.

CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACION

Determinación de propiedades mecánicas a partir de la curva de

tracción

TIPOS DE ENSAYOS

Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan

ensayos para medir su comportamiento en distintas

situaciones.

ESFUERZO

Carga aplicada o Fuerza que intenta deformar un objeto (una probeta en un ensayo de tracción o compresión dividida por el área transversal de la probeta). Al calcular el esfuerzo de ingeniería se ignora el cambio del área transversal que se produce con aumentos y disminuciones en la carga aplicada.

Esfuerzo= fuerza/sección transversal

TIPOS DE ESFUERZO

Dependiendo de la dirección y sentido relativos entre las fuerzas

actuantes y la posición del cuerpo sobre el cual actúan:

• Esfuerzo de tracción: Fuerza que intenta separar o estirar una muestra de

prueba, tienden a alargar el cuerpo.

Esfuerzo de compresión: Fuerza que intenta aplanar o “apretar” un material, es perpendicular a la sección transversal del cuerpo, pero este esfuerzo tiende a

acortar dicho cuerpo.

Esfuerzo de torsión: Tipo de esfuerzo de desplazamiento que intenta torcer un

material de forma encontrada.

Esfuerzo de flexión: Cuando sobre el cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblar el cuerpo. Esto produce un alargamiento de unas fibras y un acortamiento de otras. Este tipo de esfuerzos se presentan en puentes, vigas de estructuras, perfiles que se curvan en máquinas.

ENSAYO DE TRACCIÓN

Es el ensayo destructivo mas importante pues suministra información sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseño y también para verificación de especificaciones de aceptación.

MÁQUINAS DE TRACCIÓN

Montaje experimental

Máquina de ensayo: Mordaza:

LEY DE HOOKE

Es el limite de proporcionalidad de la grafica. Nos indica que en la zona elástica el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación unitaria y la constante de proporcional es E.

La zona elástica: es aquella donde una vez eliminada la fuerza o carga el

material regresa a sus dimensiones iniciales.

Limite elástico: Si se estira o se comprime más allá de cierta cantidad, ya

no regresa a su estado original, y permanece deformado.

MÓDULO DE YOUNG

El módulo de elasticidad o módulo de Young es una medida de la rigidez del material y corresponde a la

pendiente E de la recta inicial de la curva esfuerzo-deformación, donde se hace

posible aplicar la ley de Hooke. Mientras mayor es el valor de E, mas rígido es el material y menor será la deformación

elástica total.

PROBETAS

Se emplean en general de formas cilíndricas, en las cuales la relación altura/diámetro se toma como una constante. El valor de esta relación tiene influencia en los resultados.

Medidas de probetas:

Probetas durante el ensayo de tracción

ENSAYO DE COMPRESIÓN

Consiste en someter una probeta normalizada del material que se va a ensayar a esfuerzos progresivos y crecientes de compresión en la dirección de su eje , hasta que se rompa o hasta que ocurra el aplastamiento.

Compresión: