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• Aracelly Lidia Lima Ticona

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ENSAYOS DESTRUCTIVOS

1.- ENSAYOS DESTRUCTIVOS Se produce la rotura o daño sustancial en la estructura del material. Varios de estos ensayos son los ensayos mecánicos de tracción o dureza, los ensayos físicos, como la determinación de los puntos de fusión y ebullición, el ensayo químico frente a corrosión, el ensayo de tensión, flexión, compresión, etc. Las propiedades mecánicas las definiremos como la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto, cíclicas o de fatiga, o fuerzas a altas temperaturas. Las principales propiedades son: dureza, tenacidad, fragilidad, cohesión, elasticidad, plasticidad, resiliencia y fatiga. Un ensayo destructivo es aquel que deteriora la pieza que inspecciona, pero dependiendo del tipo de ensayo, la pieza experimentara desde una leve marca, a una deformación permanente o incluso su rotura parcial o total. Dureza es la resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados por otros. Tenacidad es la resistencia que tiene un cuerpo a la rotura. Fragilidad es la propiedad contraria a la tenacidad, la facilidad de romperse un cuerpo. Cohesión es la resistencia que oponen los átomos de los materiales a separarse entre sí. Elasticidad es la propiedad que tiene un cuerpo de ser deformado por fuerzas exteriores, y al cesar dichas fuerzas, éste recobra su forma original. Plasticidad es la capacidad de los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes sin llegar a la rotura (ductilidad y maleabilidad). Resiliencia es la energía que absorbe una probeta por unidad de sección, antes de romperse. Fatiga es la capacidad que tiene un cuerpo de resistir esfuerzos repetitivos y variables en magnitud y sentido. Para el análisis de las propiedades mecánicas de los materiales podemos utilizar tres tipos de cargas diferentes: estáticas, dinámicas o cíclicas. Carga estática: es aquella que es invariable o su magnitud crece de forma lenta (un coche encima de un puente, etc.). Carga dinámica: es aquella que actúa de forma inmediata o aumenta su magnitud de forma rápida (impactos, golpes, etc.). Carga cíclica o alternada: es aquella que cambia de dirección o magnitud (o ambas) de forma cíclica o alternada (cigüeñal, amortiguadores, etc.). Los ensayos destructivos en la soldadura se vienen utilizando normalmente para: 1.- Efectuar un control de calidad durante el proceso de fabricación.

2.- Demostrar que este cumple con la normativa vigente y/o estándares sectoriales que le son aplicables. 3.- Determinar el tipo de material, tratamiento o composición más apropiado. 4.- Contrastar los modelos de simulación utilizados para el diseño de dicho producto. 5.- Investigar nuevos procesos de fabricación. 6.- Estudiar nuevos tipos de materiales. 7.- Resolver problemas o incidencias aparecidas durante el uso de los productos y no previstas durante el diseño del mismo. 8.- Determinar las propiedades mecánicas y de conformación de los materiales y fijar su utilización. 9.- Conocer experimentalmente las características técnicas del producto más allá de las incertidumbres obtenidas mediante los procesos de diseño habituales. Las ventajas más destacadas que tienen los ensayos destructivos son: 1.- Reproducir condiciones de uso de productos con el objeto de la resolver de problemas de funcionamiento de los que se desconoce su origen. 2.- Calibración de los modelos de comportamiento utilizados para simulación de componentes y desarrollo de producto. 3.- Obtención de información detallada acerca del comportamiento estructural de un elemento o producto y extracción de conclusiones de sus factores críticos. Dentro de los ensayos destructivos de propiedades mecánicas podemos diferenciar: los ensayos destructivos estáticos, ensayos destructivos dinámicos y los ensayos tecnológicos. Los ensayos destructivos estáticos tienen la carga estática o progresiva. Los ensayos destructivos dinámicos su carga no es ni estática ni progresiva. Los ensayos tecnológicos se utilizan para comprobar si un material es útil o no para una aplicación en concreto, cuando por medio de los ensayos científicos no es posible realizar estas comprobaciones o resultan demasiado caras. ENSAYO TRACCION El ensayo de tracción está considerado como uno de los más importantes para la determinación de las propiedades mecánicas de cualquier material. Los datos obtenidos se pueden utilizar para comparar materiales entre sí y para saber si una pieza de cierto material podrá soportar determinadas condiciones de carga. En el campo del estudio de la resistencia de materiales, se denomina carga a la fuerza aplicada a los materiales. Estas fuerzas se denominan fuerzas normales (son perpendiculares a la superficie) de tracción y compresión. El ensayo de tracción consiste en someter una pieza cilíndrica o prismática (probeta) de dimensiones normalizadas a una fuerza normal de tracción que crece con el tiempo de una forma lenta y continua, para que no influya en el ensayo, el cual, por lo general, finaliza con la rotura de la probeta.

Durante el ensayo se mide el alargamiento que experimenta la probeta (ΔL) al estar sometida a la fuerza de tracción (F). De esta forma se puede obtener un diagrama fuerzaalargamiento, aunque para que el resultado dependa lo menos posible de las dimensiones de la probeta y que resulten comparables los ensayos realizados con probetas de diferentes tamaños, se utiliza el diagrama tensión-deformación: 

Tensión (σ): Fuerza aplicada a la probeta por unidad de sección. Si la sección inicial es S0, la tensión viene dada por: F σ= (3) S0 Donde σ = tensión se mide en pascales en el SI. F = fuerza aplicada S0 = seccion inicial





Carácter vectorial de la tensión: La tensión es una magnitud vectorial de la misma dirección y sentido que la fuerza aplicada a la superficie del material, aunque en el ensayo de tracción solamente interesa su módulo. La tensión se puede descomponer en un vector perpendicular a la superficie, tensión normal, y otro vector que es la proyección sobre la superficie, denominada tensión tangencial o cortante. Deformación o alargamiento unitario en un instante del ensayo (∈): Cociente entre el alargamiento (ΔL) experimentado y su longitud inicial (L0): ε=

L−L0 δL = (4) L0 L0

Donde ε= alargamiento o deformacion unitaria L0=longitud iniial de la probeta L= Longitud de la probeta en un momento determinado La deformación es una magnitud que puede expresarse en tanto por ciento: δL ε (%)= ×100 L0 Para las siguientes fórmulas tenemos que ver el diagrama del ensayo de tracción generado en nuestro ensayo. Veamos un ejemplo de diagrama para un material determinado:

Imagen 1. Diagrama de tracción

Diagrama tensión-deformación Diagrama tensión-deformación típico de un metal, obtenido en un ensayo de tracción. En el diagrama tensión-deformación se pueden apreciar dos zonas: 





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Zona elástica (O-2): La deformación experimentada por la probeta no es permanente. Si en cualquier punto entre O y 2 se detiene el ensayo, la probeta recuperará su longitud inicial. Zona plástica (2-4): Los alargamientos son permanentes. Si el ensayo se detiene en el punto 3, la probeta recupera la deformación elástica ( ε e )persistiendo al final de una deformación remanente o plástica ( ε p). Dentro de la zona elástica se distinguen: Zona proporcional: Existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación experimentada por la probeta. σ =E × ε siendo E el módulo de Young o módulo de elasticidad longitudinal, medido en N/m². Zona no proporcional: Las deformaciones no son permanentes. Si se detiene el ensayo y se deja de aplicar una fuerza a la probeta, recupera su longitud inicial. No existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación.

Dentro de la zona plástica se distinguen: 

Zona de deformación plástica uniforme: La curva se hace más tendida, no es necesario un incremento de carga elevado para conseguir grandes alargamientos. La fuerza máxima dividida entre la sección inicial de la probeta determina la resistencia a la tracción(σ R ) punto en el que finaliza la zona plástica de deformación uniforme.  Zona de estricción o de deformación plástica localizada: La deformación se localiza en una determinada zona de la probeta, la tensión disminuye y la probeta termina por romper dicha zona. Si se reinicia el ensayo, la curva de tracción coincidirá con la curva de descarga, y la zona elástica se hace mayor. Con esto se consigue un endurecimiento por deformación. ENSAYO DE IMPACTO Las pruebas de impacto se utilizan en ingeniería de polímeros para estudiar la tenacidad de un material. Este material puede ser un polímero, un copolímero o un polímero reforzado. Las pruebas mecánicas pertenecen al grupo de pruebas mecánicas dinámicas. Generalidades Existen de acuerdo a Charpy dos tipos de prueba de impacto:  

Prueba de impacto con flexión Prueba de impacto con flexión y muesca

Ambas pruebas pueden realizarse con instrumentos o sin ellos, es decir, con una computadora que mide los diferentes parámetros implicados en la prueba. Otras pruebas de impacto no incluidas en Charpy incluyen  

Prueba a la caída Pruebas de impacto a alta velocidad

La tenacidad al impacto se mide en

kj 2 m

Debido a las características termoplásticas de los polímeros, las pruebas de impacto requieren cierta velocidad en su actuación, velocidades lentas producen más bien movimientos de deformación plástica o crep, permitiendo a los segmentos de las macromoléculas la relajación de esfuerzos. Las velocidades para impacto incluyen el rango de 10−1 −100 S−1. Experimentación Los experimentos de impacto de acuerdo con Charpy consisten en probetas con o sin muesca sometidos a una flexión basada en tres puntos. Un estándar para esta prueba es el ISO 179-1 (2000), en el cual se define la geometría de la muestra o probeta Mediciones Las pruebas de acuerdo con Izod, incluyen una probeta anclada a una prensa la cual sostiene a la misma, que es sujeta al impacto. Ensayo de impacto: Prueba Charpy El nombre de este ensayo se debe a su creador, el francés Agustín Georges Albert Charpy (1865-1945). A través del mismo se puede conocer el comportamiento que tienen los materiales al impacto, y consiste en golpear mediante una masa una probeta que se sitúa en el soporte S (veri. 1). La masa M, la cual se encuentra acoplada al extremo del péndulo de longitud L, se deja caer desde una altura H, mediante la cual se controla la velocidad de aplicación de la carga en el momento del impacto

Imagen 2. Péndulo de Charpy a) antes del impacto y b) después del impacto. La energía absorbida por la probeta, para producir su fractura, se determina a través de la diferencia de energía potencial del péndulo antes y después del impacto. Una vez conocido el ángulo inicial de aplicación de la carga (α ) y el ángulo final ( β ) al que se eleva el péndulodespués de la rotura completa de la probeta, se puede calcular la energía mediante la expresión (1):

Ensayo de impacto: Prueba Izod

Se utiliza para materiales no metálicos, la probeta puede o no tener muesca en “V”, siendo que la que tiene la muesca mide mejor la resistencia del material. Imagen (6)

Imagen 3. prueba de izod

Fractura Dúctil y Fractura Frágil Los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasifican en dúctil o frágil, dependiendo de la capacidad que tienen los mismos de absorber energía durante este proceso. Actualmente no existe un criterio único para determinar cuantitativamente cuando una fractura es dúctil o frágil, pero todos coinciden en que el comportamiento dúctil está caracterizado por una absorción de energía mayor que la requerida para que un material fracture frágilmente. Por otra parte, el comportamiento dúctil tiene asociado altos niveles de deformación plástica en los materiales FRACTURA DÚCTIL Los mecanismos de fractura suelen clasificarse en frágiles o dúctiles según la deformación plástica que acompaña a la rotura: una gran cantidad de deformación plástica suele estar asociada con la fractura dúctil, mientras que lo opuesto es sinónimo de fractura frágil. En el caso de los metales la fractura ocurre comúnmente por uno de los siguientes mecanismos:

a) Fractura dúctil b) Descohesión transgranular (clivaje) c) Fractura intergranular En la siguiente figura se muestran de forma esquemática estos mecanismos. En todos los casos, el proceso de fractura puede ser dividido en varias etapas: nucleación de micro fisuras o de cavidades, crecimiento a nivel microestructural de las cavidades o de las micro fisuras, coalescencia y localización de la deformación, y crecimiento de las micro fisuras hasta la rotura final

Imagen 4. a) fractura dúctil b) Descohesión transgranular c) Fractura intergranular Esta fractura ocurre bajo una intensa deformación plástica

Imagen 5. Deformación de plástico La fractura dúctil comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en dirección perpendicular a la tensión aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia su dirección a 45° con respecto al eje de tensión y resulta una fractura de cono y embudo. Fractura frágil Los factores que promueven una fractura frágil de polímero incluyen:      

Bajas temperaturas Estados de concentración de estrés multiaxiales Tensiones residuales Agujeros y muescas Esquinas y rajaduras Altas tasas de estiramiento o deformación

Algunos de estos factores que propician la ruptura frágil pueden ser simulados al fabricar una probeta con muescas o aplicando la prueba a bajas temperaturas. Algunos factores del material afectan el comportamiento de fractura al impacto como son:    

Morfología del material Orientación de las cadenas poliméricas en la muestra Grado de cristalinidad Tamaño de los esferulitos

La orientación de las cadenas puede influenciar un mejor desempeño en pruebas de impacto en polímeros amorfos, sin embargo, en polímeros semicristal nos, una alta orientación puede

resultar en una fractura más frágil. Existe un gran número de materiales que a temperaturas altas o velocidades de deformación pequeñas se deforman plástica o visco-plásticamente, pero que a bajas temperaturas o velocidades de deformación elevadas muestran fractura frágil. Este comportamiento es exhibido por metales con estructura cristalina BCC, polímeros en estado vítreo, vidrios y sales iónicas. En el caso de los metales BCC, por ejemplo, se encuentra que el límite elástico aumenta rápidamente al disminuir la temperatura, lo cual coincide con una transición en la fractura de dúctil a frágil. Este comportamiento suele ser descrito de forma tradicional por medio de la variación de la energía absorbida en el ensayo de resiliencia (Fig. 5). Para temperaturas superiores a la temperatura de transición, TR, la rotura se produce fundamentalmente por coalescencia de cavidades y la energía absorbida es elevada. Por el contrario, a temperaturas inferiores a TR, la fractura viene dada por un mecanismo frágil (descohesión transgranular, usualmente denominado clivaje, o bien fractura intergranular) y la energía absorbida es pequeña. ENSAYO DE FLEXION El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos. Sin embargo y por comodidad para realizar el ensayo de los distintos materiales bajo la acción de este esfuerzo se emplea generalmente a las mismas comportándose como 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 cálculo 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. Es por esta razón que la distancia entre los soportes de la probeta se ha normalizado convenientemente en función de la altura o diámetro de la misma, pudiendo aceptar entonces que la acción del esfuerzo de corte resulta prácticamente despreciable. Para ensayos más precisos la aplicación de la carga se hace por intermedio de dos fuerzas con lo que se logra “flexión pura”. El siguiente es el diagrama de los dos ensayos de flexión, como vemos en él, 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. ENSAYO TORSION Barra de sección no circular sometida a torsión, al no ser la sección transversal circular necesariamente se produce alabeo seccional.

Imagen 6. Ensayo de torsión Viga circular bajo torsión En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él (ver torsión geométrica). El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de solicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza por dos fenómenos: 1. Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas se representan por un campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de la sección. 2. Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa que sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas. El alabeo de la sección complica el cálculo de tensiones y deformaciones, y hace que el momento torsor pueda descomponerse en una parte asociada a torsión alabeada y una parte asociada a la llamada torsión de Saint-Venant. En función de la forma de la sección y la forma del alabeo, pueden usarse diversas aproximaciones más simples que el caso general.

2.- ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Ensayos No destructivos  Macroscópicos, magnéticos, eléctricos, ultrasónicos, con rayos x, etc. Sin embargo, no existe ninguna seguridad de que la pieza utilizada sea igual a las ensayadas, en lo que respecta a las propiedades mecánicas y a la ausencia de defectos. Los Ensayos No Destructivos, también conocidos como END o NDT (Non Destrucción Test) es una forma de ensayo de materiales y estructuras sin causar ningún daño a la pieza a inspeccionar. Los ensayos no destructivos se realizan tanto en los departamentos de Investigación y Desarrollo (I+D), como en la propia fábrica o durante el servicio activo de la pieza. Los tipos de ensayo no destructivos que se pueden realizan se clasifican atendiendo a la siguiente lista, la cual nos proporciona el tipo de defectos a localizar, y las ventajas y desventajas de cada una de las opciones. Ensayos de radiografía industrial

En este tipo de ensayo no destructivo se estudia las discontinuidades internas de un material. Para ello nos servimos de una radiación electromagnética ionizante. Existen distintos tipos de ensayos de radiografía industrial. Los principales son el método convencional, la radiografía de acelerador lineal, la digital, la automática y la digitalización de las radiografías. Ensayos de líquidos penetrantes Los ensayos de líquidos penetrantes  se utilizan para  identificar irregularidades en la superficie de materiales que no tienen porosidad. Una vez finalizado el ensayo el líquido se puede retirar en su totalidad, tanto el que se queda en la superficie como el que penetra por la irregularidad.

Ensayos de ultrasonidos Este tipo de ensayo no destructivo sirven para la identificación de irregularidades a través del uso de ondas acústicas. En los ensayos de ultrasonidos se hace un estudio de la propagación de la onda para ver si encuentra alguna discontinuidad. Ensayos de partículas magnéticas

Imagen 7. Ensayo de partículas magnéticas Los ensayos de partículas magnéticas se utilizan para observar discontinuidades en materiales ferromagnéticos. Un polvo metálico se somete a la acción de un campo magnético. Se observarán las discontinuidades cuando el polvo metálico se acumula una zona determinada. Ensayos de pipelines y tanques Este tipo de ensayo no destructivo se realizan únicamente en pipelines y grandes tanques de almacenamiento. Se centran en tres tipos de ensayos: la radiografía automática, los ultrasonidos avanzados y la verificación del revestimiento de una tubería encerrada. 3.- ENSAYO DE FATIGA La fatiga es la situación en la que se encuentran distintas piezas sometidas a cargas cíclicas cuya intensidad posee un valor inferior al crítico de rotura del material. La amplitud de la tensión varía alrededor de un valor medio, el promedio de las tensiones máxima y mínima en cada ciclo:

σ m= ❑ ❑

σ max +σ min 2

El intervalo de tensiones es la diferencia entre tensión máxima y mínima σ m= ❑ σ max + σ min ❑ La rotura por fatiga es el fenómeno de rotura de los metales bajo cargas de magnitud repetida o de sentido variable La rotura por fatiga puede tener lugar a una tensión inferior no sólo al límite de rotura, sino también al límite de fluencia. La causa de la fatiga en los metales son los desplazamientos que se originan en los granos cristalinos, orientados en el metal de la manera menos conveniente con respecto a las cargas actuantes.

Imagen 8. Fractura de fatiga. Los desplazamientos producidos hacen que se formen microgrietas, las cuales, por efecto de una carga repetida o de sentido variable, se abren gradualmente y al extenderse hasta los planos de exfoliación de los granos, se desarrollan a lo largo de este límite. La superficie de fractura a la fatiga, presenta dos zonas distintas: externa e interna. La zona externa tiene una superficie de aspecto de porcelana, y es la región de la grieta que se desarrolla gradualmente; la zona interna presenta una estructura granular, y la región de la rotura instantánea. Existen dos tipos de fatiga:



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Fatiga en elementos sin defectos: El comportamiento frente a la fatiga presentan la etapa de la nucleación de fisuras, y la etapa de crecimiento de las fisuras hasta alcanzar un tamaño crítico que originaría la rotura. Dos ejemplos de esta fatiga es el usado en bielas y ejes. Fatiga en elementos con defectos: La duración del elemento está limitada por la velocidad de crecimiento de las fisuras. Es necesario realizar análisis periódicos no destructivos, como ultrasonidos y radiografías. Varios ejemplos de esta fatiga es la que se produce en puentes, barcos y aviones. Resulta imposible garantizar la ausencia de defectos, ya que estos elementos se fabrican uniendo varias piezas, y en las uniones es inevitable que existan fisuras.

Cuando una pieza se encuentra sometida a un proceso de fatiga, las grietas de pequeño tamaño aumentan progresivamente hasta que se produce la rotura. En una rotura por fatiga se distinguen la el defecto inicial, la zona de crecimiento de la fisura por efecto del fenómeno de fatiga, y la zona de rotura final súbita. El ensayo de fatiga más habitual es aquel que se somete una probeta a una flexión rotativa. La probeta se somete en su zona central a un esfuerzo de flexión constante producido por

dos pesos. Mediante un motor eléctrico se hace girar la probeta, y experimenta un proceso cíclico, de tal forma que su parte superior, al girar media vuelta, el esfuerzo que actúa es de tracción. Como resultado se determina el número de ciclos capaz de soportar para distintas amplitudes de carga, antes de producirse la rotura. Cuanto mayor es la amplitud del ciclo de la carga, menor es el número de ciclos antes de la rotura. En el diagrama de Goodman-Smith se pone de manifiesto que cuanto mayor sea el valor absoluto de la tensión media aplicada, menor será la amplitud de ciclo que podrá soportar el material. En este diagrama, en función de la tensión media, se representan las tensiones máxima y mínima que provocan la rotura del material en un número determinado de ciclos. Cuando el valor de la tensión media coincide con la tensión de resistencia de tracción, cualquier amplitud de ciclo que se aplica al material, provocará inmediatamente su rotura. Si la tensión media es cero, la amplitud del ciclo es máxima, y a medida que la tensión media vaya incrementando aproximándose al valor de la resistencia a la tracción, la amplitud del ciclo se reducirá. A menor número de ciclos, la curva se ensanchará, y a mayor número de ciclos, la curva se estrechará.

Resistencia a la fatiga La capacidad de los metales de resistir a la fatiga se denomina resistencia a la fatiga. Los fenómenos de fatiga como se ha demostrado experimentalmente, surgen al pasar el límite de la resistencia a la fatiga. Se denomina límite de resistencia a la fatiga el valor máximo de la tensión que puede soportar el material sin que se produzca la rotura, después de cambiar la carga (base) aplicada un número determinado de veces. Para determinar el límite de resistencia a la fatiga las probetas de acero se ensayan a base de 5 000 000 de ciclos, y las aleaciones no ferrosas a base de 20 000 000 de ciclos. Hay una gran cantidad de aparatos especiales para efectuar el ensayo a la fatiga para los casos de deformaciones por flexión, tracción, torsión, etc. Método de ensayo Se ha extendido mucho el ensayo a la fatiga, en el cual, la probeta, al girar rápidamente, experimenta una carga de flexión, que produce en ella tensiones de sentidos variables (compresión-tracción), que se repiten constantemente durante el ensayo. Para determinar el límite de resistencia a la fatiga se ensaya una serie de probetas (6-8) preparadas de una misma aleación. Para la primera probeta se establece una tensión, que constituye 0.6ɑb. para el acero, y 0.4 ɑb. para las aleaciones no ferrosas, la cual se mantiene constante durante todo el tiempo del experimento. Después se lee en el contador el número de ciclos que ha producido la rotura de la probeta. Para la segunda probeta y las siguientes, la tensión se reduce en 2-4 Kg/mm2 según el número de cambios de carga hasta alcanzar el momento de rotura de la probeta antecedente. Como resultado de los sucesivos ensayos se determina la tensión máxima que no produce la rotura de la probeta, la cual será el límite de la resistencia a la fatiga buscado. Recomendaciones Un minucioso acabado de la superficie de las piezas importantes aumenta apreciablemente su vida de servicio y por el contrario, las rayas, rebabas, muescas y cambios bruscos de

sección en la superficie de la pieza, reducen considerablemente la resistencia a la fatiga del metal. Esto es el resultado de la concentración de las sobrecargas en estas zonas del material.

4.- ENSAYO DE DUREZA Por dureza se suele entender la resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado por una pieza de otro material distinto. La dureza depende de la elasticidad del material y de su estructura cristalina. Particularmente, en los metales puros la dureza aumenta proporcionalmente a la cohesión y número de átomos por unidad de volumen. En las aleaciones la dureza aumenta con los tratamientos térmicos o con el endurecimiento por deformación. La dureza está ligada al comportamiento de un material frente a la abrasión o desgaste y la facilidad con que puede ser sometido a mecanizado. Ensayos de dureza al rayado Escala de Mohs: Es el método más antiguo para medir la dureza, y aún se usa en Mineralogía. Fue establecido en 1820 por el alemán Friedrich Mohs. En la escala de Mohs se compara el material que se pretende analizar con 10 minerales tomados como patrones, numerados del 1 al 10 en orden creciente de dureza.

Imagen 9. Escala de Mohs

Inconvenientes de la escala de Mohs Es un método de medida bastante impreciso, y no puede utilizarse para medir la dureza de los metales. No es una escala lineal. La diferencia de dureza entre el corindón y el diamante es mayor que la existente entre el talco y el yeso.

Dureza Martens En el ensayo de Martens se emplea un cono de diamante con el que se raya la superficie del material cuya dureza se quiere medir. La dureza en este ensayo es inversa de la anchura de la raya obtenida cuando se aprieta con una fuerza determinada y constante al cono de

diamante contra la superficie del material. Se utiliza el valor inverso de la anchura de la raya para que a los materiales más duros les corresponda una dureza mayor. Ensayos de dureza a la penetración En estos ensayos se mide la resistencia de un material al ser penetrado por una pieza de otro material, denominado penetrador, el cual se empuja con una fuerza controlada y durante un tiempo fijo contra la superficie del material cuya dureza se desea calcular. La velocidad de aplicación de la carga debe ser lenta para que no ejerza influencia en la medida. El valor de la dureza se obtiene dividiendo la fuerza aplicada al penetrador entre la superficie de la huella que deja en el material. 1.1 ENSAYO DE VICKERS Se utiliza como penetrador un diamante tallado en forma de pirámide cuadrangular con un ángulo de 136° entre dos caras opuestas. El ángulo coincide con el valor de 2 θ del ensayo d =0.375 con el fin de que las durezas Brinell y Vickers coincidan. Brinell para la relación D

Imagen 10. Ensayo Vickers. La dureza Vickers se calcula dividiendo la fuerza con la que se aprieta el penetrador entre el área de la huella que deja. F HV = S La fuerza se expresa en kp, la superficie en mm² y la unidad de dureza Vickers (HV) en kp/mm² La huella en el material tendrá forma de pirámide y su superficie será igual a de los cuatro triángulos que constituyen sus caras: a×h S=4 × 2 ah 2 siendo h la altura de cada triángulo y a la longitud de la base. La superficie de la huella valdrá: S=2ah Por tanto, la dureza Vickers será: F F HV = =1.8544 × 2 (2) S d siendo d la diagonal de la base de la pirámide. Si la carga no se aplica en dirección vertical, la forma de la huella no será cuadrada. En estos casos se mide las dos diagonales y se utiliza el valor medio de 1,8544.

Las cargas pueden variar de 1 a 120 kp, pero lo más frecuente son 30 kp. Para que no se produzcan deformaciones en la cara opuesta, es necesario que se cumpla lo siguiente: Ventajas del ensayo Vickers  Es innecesario sustituir el penetrador al variar la carga.  Se puede utilizar en superficies curvas.  El valor de la dureza es independiente al valor de la carga.  La prueba se puede realizar sobre materiales muy duros. 1.3 ENSAYO ROCKWELL Debido a su rapidez de medida y al pequeño tamaño de las huellas que ocasiona, es el ensayo más utilizado. Sin embargo, su exactitud es menor. Se mide la profundidad de la huella.  

Para materiales entre 60 y 150 HV se utiliza un penetrador esférico de acero de 1,59 mm de diámetro. Así se obtiene la escala de dureza Rockwell B (HRB). Para materiales entre 235 y 1075 HV se emplea un cono de diamante con un ángulo de 120° y redondeado en su punta con un casquete esférico de radio 0,2 mm. Así se obtiene la escala de dureza Rockwell C (HRC).

Los pasos del ensayo Rockwell son los siguientes: 1. En ambas escalas se aplica inicialmente una precarga de 10 kp, con lo que el penetrador origina una huella de profundidad h1. 2. Se aplica el resto de la carga al penetrador (90 kp en el caso de HRB y 140 kp en el caso de HRC), con lo que origina una huella de profundidad h2. 3. Tras unos segundos, se reduce la carga hasta alcanzar el valor de la precarga. La profundidad de la huella2 será mayor que la de h1. La máquina del ensayo Rockwell mide la diferencia e=h 2−h1y para expresar la dureza se emplea: HRC=100−E y HRC=130−e Las máquinas de ensayo de dureza ofrecen la medida de e en múltiplos de 0,002 mm, y el máximo valor de e es el correspondiente a una profundidad de penetración de 0,2 mm.

Bibliografía  https://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_dureza  http://ensayosmiguelbarreno.blogspot.com/p/blog-page_3.html  https://oposinet.cvexpres.com/temario-de-fabricacion-mecanica-secundaria/temario-1fabricacion-mecanica/tema-9-ensayos-destructivos-finalidad-fundamentacin-tcnicasoperativas-e-interpretacin-de-los-resultados-de-los-distintos-ensayos-tipos-traccincomprensioacute/   

Tecnología industrial II. España: Everest Sociedad Anónima. 2014. p. 440. ISBN 9788424190538. https://china128sheila.wordpress.com/2011/07/17/ensayos-destructivos-y-no-destructivos/ https://chirinossilvaroger.files.wordpress.com/2012/05/trabajo-de-ensayos-no-destructivos.pdf