Ensaig de tracció

Archiu:Hoytom tracción.png

Màquina d'ensaig de tracció 2000kN

Archiu:Maquina de ensayo de tensión. caps block 0

Màquina per a ensaig de tracció per computadora.

Archiu:Hoytom grips.jpg

Detall de la mordaça inferior d'una màquina d'ensajos de tracció

Archiu:Durante el ensayo. caps block 1 Probeta de coure durant l'ensaig de tracció

Archiu:Ruptura. caps block 2 Probeta de coure fracturada despuix de l'ensaig de tracció

El ensaig de tracció d'un material consistix en sometre a una probeta normalisada a un esforç axial de tracció creixent fins que es produïx el trencament de la mateixa. Este ensaig medix la resistència d'un material a una força estàtica o aplicada llentament. Les velocitats de deformació en un ensaig de tracció solen ser molt chicotetes (ε = 10^–4 a 10^–2 s^–1).

Senyes extretes de l'ensaig

En un ensaig de tracció poden determinar-se diverses característiques dels materials elàstics:

• Mòdul d'elasticitat o Mòdul de Young, que quantifica la proporcionalitat anterior. És el resultat de dividir la tensió per la deformació unitària, dins de la regió elàstica d'un diagrama esforce-deformació.
• Coeficient de Poisson, que quantifica la raó entre l'allargament llongitudinal i l'acurtada de les llongituts travesseres a la direcció de la força.
• Llímit de proporcionalitat: valor de la tensió per baix de la qual l'allargament és proporcional a la càrrega aplicada. Molts materials convencionals presenten proporcionalitat inicial de càrrega i allargament i, per tant, en és ranc inicial eixos materials presetan un mòdul elàstic constant. No obstant, no tots els materials, ni tan sols tots els metals presenten proporcionalitat inicial.
• Llímit de fluencia o llímit elàstic aparent: valor de la tensió que soporta la probeta en el moment de produir-se el fenomen de la cedencia o fluencia. Este fenomen té lloc en la zona de transició entre les deformacions elàstiques i plàstiques i es caracterisa per un ràpit increment de la deformació sense aument apreciable de la càrrega aplicada.
• Llímit elàstic (llímit elàstic convencional o pràctic): valor de la tensió a la que es produïx un allargament prefixat de bestreta (0,2%, 0,1%, etc.) en funció del extensómetro amprat. És la màxima tensió aplicable sense que es produïxquen deformacions permanents en el material.

Càrrega de trencament o resistència a tracció: càrrega màxima resistida per la probeta dividida per la secció inicial de la probeta.

• Allargament de trencament: increment de llongitut que ha sofrit la probeta. Es medix entre dos punts la posició dels quals està normalisada i s'expressa en tant per cent.
• Llongitut calibrada: és la llongitut inicial de la part d'una probeta sobre la que es determina la deformació unitària o el canvi de llongitut i l'allargament (este últim es medix en un extensómetro).
• Reducció d'àrea i estricción: La reducció d'àrea de la secció travessera és la diferència entre el valor de l'àrea travessera inicial d'una probeta de tensió i l'àrea de la seua secció travessera mínima despuix de la prova. En el ranc elàstic de tensions i deformacions en àrea es reduïx en una proporció donada pel mòdul de Poisson. Per a un sòlit llineal i isótropo, en un ensaig de tracció convencional, dita reducció ve donada per:

$A=A_0{(1-\nu \frac{\sigma }{E})}^2$
 

Símbol	Nom
$A$	Àrea
$A_0$	Àrea inicial
$\nu$	Coeficient de Poisson
$E$	Mòdul de Young
$\sigma$	Tensió en direcció llongitudinal de la peça

Una volta superat el llímit de fluencia, s'aplega a un punt a on junt en la reducció elàstica anterior associada a l'efecte de Poisson, es produïx la cridada estricción que és un fenomen de plasticidad.

Normalment, el llímit de proporcionalitat no sol determinar-se ya que carix d'interés per als càlculs. Tampoc es calcula el Mòdul de Young, ya que este és característic del material; aixina, tots els acers tenen el mateix mòdul d'elasticitat encara que les seues resistències puguen ser molt diferents. Les senyes obtingudes en l'ensaig deuen ser suficients per a determinar eixes propietats, i unes atres que es poden determinar en base en elles. Per eixemple, la ductilitat es pot obtindre a partir de l'allargament i de la reducció d'àrea.

Curva tensió-deformació

Archiu:Curva tensión deformación zonas.png

Curva tensió-deformació.

Archiu:Gráfica de ensayo de tensión. caps block 3

Gràfica obtinguda per computadora en l'ensaig de tensió.

Archiu:Traction curve.png

Diagrama de tensió–deformació típic d'un acer de baix llímit de fluencia.

En l'ensaig es medix la deformació (allargament) de la probeta entre dos punts fixos de la mateixa a mida que s'incrementa la càrrega aplicada, i es representa gràficament en funció de la tensió (càrrega aplicada dividida per la secció de la probeta). En general, la curva tensió-deformació aixina obtinguda presenta quatre zones diferenciades:

1. Deformacions elàstiques: Les deformacions es repartixen a lo llarc de la probeta, són de chicoteta magnitut i, si es retirara la càrrega aplicada, la probeta recuperaria la seua forma inicial. El coeficient de proporcionalitat entre la tensió i la deformació es denomina mòdul d'elasticitat o de Young i és característic del material. Aixina, tots els acers tenen el mateix mòdul d'elasticitat encara que les seues resistències puguen ser molt diferents. La tensió més elevada que s'alcança en esta regió es denomina llímit de fluencia i és el que marca l'aparició d'este fenomen. Poden existir dos zones de deformació elàstica, la primera recta i la segona curva, sent el llímit de proporcionalitat el valor de la tensió que marca la transició entre abdós. Generalment, este últim valor carix d'interés pràctic i es definix llavors un llímit elàstic (convencional o pràctic) com aquell per al que es produïx un allargament prefixat de bestreta (0,2%, 0,1%, etc.). S'obté traçant una recta paralela al tram proporcional (recte) en una deformació inicial igual a la convencional.
2. Fluencia o cedencia. És la deformació brusca de la probeta sense increment de la càrrega aplicada. El fenomen de fluencia es dona quan les impurees o els elements d'aleació bloquegen les recalcada de la ret cristalina impedint la seua esmonyida, mecanisme per mig del qual el material es deforma plásticament. Alcançat el llímit de fluencia es conseguix lliberar les recalcada produint-se la deformació bruscament. La deformació en este cas també es distribuïx uniformemente a lo llarc de la probeta pero concentrant-se en les zones en les que s'ha conseguit lliberar les recalcada (bandes de Lüders). No tots els materials presenten este fenomen, en el cas del qual la transició entre la deformació elàstica i plàstica del material no s'aprecia de forma clara.
3. Deformacions plàstiques: si es retira la càrrega aplicada en dita zona, la probeta recupera solament parcialment la seua forma quedant deformada permanentment. Les deformacions en esta regió són més acusades que en la zona elàstica.

1. Estricción. Aplegat un punt de l'ensaig, les deformacions es concentren en la part central de la probeta apreciant-se una acusada reducció de la secció de la probeta, moment a partir del com les deformacions continuaran acumulant-se fins al trencament de la probeta per eixa zona. La estricción és la responsable del descens de la curva tensió-deformació; realment les tensions no disminuïxen fins al trencament, succeïx que lo que es representa és el cocient de la força aplicada (creixent fins al començ de la estricción) entre la secció inicial: quan es produïx la estricción la secció disminuïx (i per tant també la força necessària), disminució de secció que no es té en conte en la representació gràfica. Els materials fràgils no sofrixen estricción ni deformacions plàstiques significatives, trencant-se la probeta de forma brusca. Terminat l'ensaig es determina la càrrega de trencament, càrrega última o resistència a la tracció: la màxima resistida per la probeta dividida per la seua secció inicial, l'allargament en (%) i la estricción en la zona del trencament.

Atres característiques que poden caracterisar-se per mig de l'ensaig de tracció són la resiliencia i la tenacitat, que són, respectivament, les energies elàstica i total absorbida i que vénen representades per l'àrea compresa baix la curva tensió-deformació fins al llímit elàstic en el primer cas i fins a aplegar a trencament en el segon.

Vore també

• Ensaig de compressió
• Màquina universal
• Prova de tensió (material)

Bibliografia

• Ortiz Berrocal (2007). McGraw-Hill (ed.). Resistència de materials.
• (2014) Tecnologia industrial II (en espanyol), Espanya: Everest Societat Anònima, pp. 440. ISBN 9788424190538.