Ciencia de Materiales

Práctica 5: Ensayos de compresión y

chispa.

Alumno: Pablo Buzarra Ramírez

Grupo: A

Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática.

Ensayo de compresión:

Este primer ensayo de la práctica consiste en comprimir probetas, cilíndricas o prismáticas, utilizando la máquina universal de ensayos, y en medir las dimensiones de dichas probetas al finalizar el ensayo, para estudiar cómo se comporta cada material a este tipo de esfuerzos de compresión.

Fig.1. Esquemas de ensayo en probetas cilíndricas y prismáticas.

Sin embargo, estas probetas no pueden tener dimensiones arbitrarias, si no que debemos elegir probetas cuya altura sea más o menos de igual longitud que su diámetro; si no es probable que se produzca un fenómeno conocido como pandeo. El pandeo se produce en probetas excesivamente largas y produce un doble en ella que impide medir con claridad la fuerza de compresión, por lo que nos daría un resultado del ensayo erróneo.

Fig.2. Ejemplo de pandeo en una pieza cilíndrica. Fig.3. Ejemplo de probeta excesivamente larga para el ensayo.

En nuestro caso, usaremos dos probetas cilíndricas y metálicas, una de aluminio y otra de bronce, con las siguientes dimensiones:

Probeta de aluminio: h0=6,3 mm ; Ø0=6 mm

Probeta de bronce: h0=5,7 mm ; Ø0=5,98 mm

En ambos casos se puede observar la relación que hemos comentado anteriormente: h0≈Ø0.

Fig.4. Probetas de bronce y aluminio que vamos a utilizar en el ensayo.

Una vez que hemos elegido las probetas correctamente, las introducimos en la parte de compresión de la máquina universal de ensayos. Ésta se encargará de aplicar la fuerza necesaria a ambos extremos de la probeta y de medir dicha fuerza con la escala gráfica que tiene incorporada.

Fig.5. Probeta de aluminio colocada en la máquina. Fig.6. Escala gráfica encargada de medir la fuerza.

Una vez que la máquina ha aplicado la fuerza de compresión sobre la probeta, podemos esperar tres comportamientos posibles, en función de las características del material que estemos utilizando:

1. Si el material es frágil, como es el caso del bronce, al recibir la fuerza de compresión, la probeta se romperá en 45º y haciendo una forma de diábolo.

2. Si se trata de un material dúctil, como nuestra probeta de aluminio, el

resultado del ensayo es una probeta aplastada y con alguna grieta superficial, pero no llega a romperse.

3. Por último, si la probeta es de un material fibroso como la madera, y las fuerzas se aplican en la dirección de dichas fibras, la probeta se rompe en forma escalonada.

Fig.7. Probeta de aluminio aplastada. Fig.8. Probeta de bronce rota en forma de diábolo.

Como se ve en las fotografías, la probeta de aluminio se aplastó, adaptando unas nuevas dimensiones de hf=2,63 mm y Øf= 2,87 mm; mientras que la probeta de bronce se rompió formando 45º y la forma característica de diábolo.

Ensayo de Chispa:

Este ensayo nos sirve para reconocer el tipo de acero que tenemos en nuestras probetas comparándolos con las muestras de todos los tipos de aceros que se encuentran en el prontuario metalotécnico. Esta comparación se realiza mediante la observación del tipo de chispa que producen al ser limadas con una máquina especial que consta de dos limas rotatorias.

Fig.9. Máquina con dos limas rotatorias a los extremos.

En nuestro caso, disponemos de dos probetas cilíndricas de dos tipos de aceros diferentes, pero que no sabemos diferenciar entre las dos. Una de ellas es un probeta de acero F521 – Aceros Heva FC y la otra F115 – Aceros Heva TM.

Fig.10. Probetas cilíndricas de diferentes aceros.

Ahora, escogemos del prontuario metalotécnico una probeta de cada tipo de los dos aceros F521 y F115. Lijamos, por ejemplo la probeta de F521 y observamos que produce una chispa corta, mientras tanto en la otra lima rotatoria, hemos probado nuestras dos probetas y se aprecia que es la probeta con dos cabezales la que produce una chispa corta, y que por lo tanto se trata del acero F521. A continuación, y a modo de comprobación lijamos el acero F115 en una de las limas, observándose una chispa larga, y la probeta con un solo cabezal simultáneamente en la otra lima, donde se ve también una chispa larga; concluyéndose así que esta probeta se trata el acero F115.

Fig.11. Ensayo sobre el acero F521 (Chispa corta). Fig.12. Ensayo sobre el acero F115 (Chispa larga).