Ensaig de materials

Ensage per líquits penetrants:
1. Cort d'un material que presenta un clavill.
2. La superfície del material es cobrix en penetrant.
3. S'elimina l'excés de penetrant.
4. S'aplica el revelador, tornant-se visible el defecte.

Es denomina ensaig de materials a tota prova el fi de la qual és determinar les propietats mecàniques d'un material.

Totes les casas, tots els automòvilés, com qualsevol estructura o maquinària estan constituïts per diferents materials, elegits per les seues propietats per a poder ser utilisats en una determinada aplicació. El disseny de la forma i de les seccions es deu realisar en criteris econòmics, és dir, es deu amprar la menor cantitat possible de material, pero també es deu complir una série d'especificacions de seguritat per a evitar que es produïxquen fallos mecànics.

És de suma importància per tant el coneiximent de les propietats dels materials per a realisar un disseny adequat. Per a la determinació de les propietats existixen una série d'ensajos normalisats. Particularment en Espanya, l'organisme normalisat és Aenor, i les normes que dicten duen el nom d'Una Norma Espanyola (UNE).

Tipos d'ensajos

Els materials solen sometre's a una varietat d'ensajos per a conéixer les seues propietats. D'esta manera s'intenta simular les condicions a les que van a estar expostes quan entren en servici.

• Ensaig de cisallament
• Ensaig de torsió
• Ensaig de resiliencia
• Ensaig de fluencia en calenta (creep)
• Ensaig de plegat lliure

Atres ensajos per a aplicacions específiques són:

• Ensaig de plegat
• Ensaig d'embutición
• Ensaig d'abocardado
• Prova hidrostàtica (en pressions majors a les de servici)
• Flexión alternativa d'arams

Segons la rigurosidad de l'ensage

Ensajos científics

S'obtenen resultats referents als valors numèrics de certes magnituts físiques. Permeten obtindre valors precisos i reproduibles de les propietats ensajades, puix les condicions a les que se somet el material es troben normalisades. Un eixemple d'este ensaig és l'ensaig de tracció, del que s'obté la resistència a la tracció, i s'expressa en kp/mm²

Ensajos tecnològics

Coneixerem ràpidament la composició, tractament o tipo de conformació d'algun material de forma aproximada. Nos informaren per a saber si un material va a ser capaç de soportar les condició d'esforços i càrregues que sofrirà en les condicions normals de treballs (no valors quantitatius) reproduir fidelment les condicions de treball.

S'utilisen per a comprovar si les propietats d'un material o peça són adequades per a certa utilitat o si dites propietats són les que es presuponen. Un eixemple d'este ensaig són les proves de caiguda, els de maleabilidad per a un material de forja o les de flexión alternativa en arams, en la que es conta el número de voltes que una peça d'aram es pot doblar alternativament sense que es trenque.

Segons la naturalea de l'ensage

Ensajos químics

Permeten conéixer la composició qualitativa i quantitativa del material, la naturalea del enllaç químic i l'estabilitat del material en presència de líquits o gasos corroents.

Ensajos físics

Es quantifiquen la densitat, el punt d'ebullició, el punt de fusió, la conductivitat elèctrica, etc.

Ensajos mecànics

Es determina la resistència del material per mig de la seua sumissió a distints esforços. Varis eixemples d'estos ensajos són els ensajos de tracció, durea, choc, fatiga o ensajos tecnològics.

Els ensajos o proves mecàniques són proves realisades que permeten determinar la resistència, ductilitat, tenacitat i atres característiques mecàniques per a garantisar l'eixercite i confiabilidad dels materials en l'indústria

Ensajos metalográficos

Consistixen en analisar l'estructura interna del material per mig d'un microscopi.

Segons l'utilitat de la peça despuix de ser somesa a l'ensaig

Els ensajos de materials poden ser de dos tipos, ensajos destructius i ensajos no destructius. Estos últims permeten realisar l'inspecció sense perjudicar la posterior ocupació del producte, per lo que permeten inspeccionar la totalitat de la producció si fora necessari.

Ensajos no destructius

S'analisen els clavills i defectes interns d'una peça, sense tindre en conte les propietats del material i sense danyar la seua estructura. Varis eixemples d'estos ensajos són els anàlisis de rajos X i els anàlisis per ultrasons. Estrictament estos métodos no pertanyen a ensajos de materials, ya que únicament s'analisen els defectes en una peça concreta.

Entre els ensajos no destructius es troben els següents:

• Ensage de [[durees]] (en alguns casos no es considera com a ensaig no destructiu, especialment quan pot comprometre la resistència de la peça a càrregues estàtiques o a fatiga) perque en este es determina la resistència d'un acer o metal.
• Inspecció visual, microscopía i anàlisis d'acabament superficial
• Ensajos per líquits penetrants
• Inspecció per partícules magnètiques
• Ensajos radiològics
• Ensajos per corrents induïdes
• Ensajos de fugues: detecció acústica, detectors específics de gasos, cromatògrafs, detecció de fluix, espectrometria de masses, manómetros, ensajos de bombetes, etc.

Ensajos destructius

Es produïx el trencament o dany substancial en l'estructura del material. Varis eixemples d'estos ensajos són els ensajos mecànics de tracció o durea, els ensajos físics, com la determinació dels punts de fusió i ebullició, l'ensaig químic front a corrosió, l'ensaig de tensió, flexión, compressió, etc.

Segons la velocitat d'aplicació de les forces

Ensajos estàtics

La velocitat d'aplicació de les forces al material no influïxen en el resultat de l'ensaig. En l'ensaig de tracció, per eixemple, la velocitat d'aplicació de la força es manté per baix de cert llímit per a que l'ensaig siga estàtic.

Ensajos dinàmics

La velocitat d'aplicació de les forces juga un paper decisiu. Un eixemple d'este ensaig és l'ensaig de flexión per choc.

Ensaig de tracció

Archiu:Ruptura. caps block 1

Probeta de coure fracturadona despuix d'un ensaig de tracció

l'ensaig de tracció està considerat com un dels més importants per a la determinació de les propietats mecàniques de qualsevol material. Les senyes obtingudes es poden utilisar per a comparar materials entre sí i per a saber si una peça de cert material podrà soportar determinades condicions de càrrega. En el camp de l'estudi de la resistència de materials, es denomina càrrega a la força aplicada als materials. Estes forces es denominen forces normals (són perpendiculars a la superfície) de tracció i compressió.

L'ensaig de tracció consistix en sometre una peça cilíndrica o prismàtica (probeta) de dimensions normalisades a una força normal de tracció que creix en el temps d'una forma llenta i contínua, per a que no influïxca en l'ensaig, el qual, per lo general, finalisa en el trencament de la probeta.

Durant l'ensaig es medix l'allargament que experimenta la probeta (ΔL) en estar somesa a la força de tracció (F). D'esta forma es pot obtindre un diagrama força-allargament, encara que per a que el resultat depenga lo menys possible de les dimensions de la probeta i que resulten comparables els ensajos realisats en probetas de diferents tamanys, s'utilisa el diagrama tensió-deformació:

• Tensió (σ): Força aplicada a la probeta per unitat de secció. Si la secció inicial és S₀, la tensió ve donada per:

${\sigma }_{=}\frac{F}{S_0}$

a on σ es medix en pascals en el SI.

• • Caràcter vectorial de la tensió: La tensió és una magnitut vectorial de la mateixa direcció i sentit que la força aplicada a la superfície del material, encara que en l'ensaig de tracció solament interessa el seu mòdul. La tensió es pot descompondre en un vector perpendicular a la superfície, tensió normal, i un atre vector que és la proyecció sobre la superfície, denominada tensió tangencial o tallant.

• Deformació o allargament unitari en un instant de l'ensaig (∈): Cocient entre l'allargament (ΔL) experimentat i la seua llongitut inicial (L₀):

$\epsilon =\frac{L-L_0}{L_0}=\frac{\delta L}{L_0}$

La deformació és una magnitut que pot expressar-se en tant per cent:

$\epsilon (\mathrm{\%})=\frac{\delta L}{L_0}\cdot 100$

Diagrama tensió-deformació

Diagrama tensió-deformació típic d'un metal, obtingut en un ensaig de tracció

En el diagrama tensió-deformació es poden apreciar dos zones:

• Zona elàstica (O-2): La deformació experimentada per la probeta no és permanent. Si en qualsevol punt entre O i 2 es deté l'ensaig, la probeta recuperarà la seua llongitut inicial.
• Zona plàstica (2-4): Els allargament són permanents. Si l'ensaig es deté en el punt 3, la probeta recupera la deformació elàstica (${\epsilon }_e$) persistint al final d'una deformació remanente o plàstica (${\epsilon }_p$).

Dins de la zona elàstica es distinguixen:

• Zona proporcional: Existix una relació de proporcionalitat entre la tensió i la deformació experimentada per la probeta.

${\sigma }_{=}E\cdot \epsilon$

sent I el mòdul de Young o mòdul d'elasticitat llongitudinal, medit en N/m².

• Zona no proporcional: Les deformacions no són permanents. Si es deté l'ensaig i es deixa d'aplicar una força a la probeta, recupera la seua llongitut inicial. No existix una relació de proporcionalitat entre la tensió i la deformació.

Dins de la zona plàstica es distinguixen:

• Zona de deformació plàstica uniforme: La curva es fa més tendida, no és necessari un increment de càrrega elevat per a conseguir grans allargament. La força màxima dividida entre la secció inicial de la probeta determina la resistència a la tracció (${\sigma }_R$), punt en el que finalisa la zona plàstica de deformació uniforme.
• Zona de estricción o de deformació plàstica localisada: La deformació es localisa en una determinada zona de la probeta, la tensió disminuïx i la probeta termina per trencar dita zona.

Si es reinicia l'ensaig, la curva de tracció coincidirà en la curva de descàrrega, i la zona elàstica es fa major. En açò es conseguix un enduriment per deformació.

Referències

• L'ensaig industrial

Bibliografia

• (2014) Tecnologia industrial II (en espanyol), Espanya: Everest Societat Anònima, pp. 440. ISBN 9788424190538.