EL ENSAYO DE TRACCIÓN EN INGENIERÍA ES AMPLIAMENTE
UTILIZADO, PUES SUMINISTRA INFORMACIÓN SOBRE LA RESISTENCIA DE LOS
MATERIALES UTILIZADOS EN EL DISEÑO Y TAMBIÉN PARA VERIFICACIÓN DE
ESPECIFICACIONES DE ACEPTACIÓN.
ESTOS ENSAYOS SON SIMULATIVOS PUES TRATAN DE REPRODUCIR
LAS CONDICIONES REALES DE TRABAJO.
LA
CURVA DE ESFUERZO DEFORMACIÓN INGENIERIL O NOMINAL SE OBTIENE A PARTIR DE
LAS MEDIDAS DE CARGA Y ALARGAMIENTO. EL VALOR DEL ESFUERZO QUE SOPORTA EL
MATERIAL SE DEFINE COMO S = P / AO.
EL
ALARGAMIENTO ES LA VARIACIÓN DE LA LONGITUD DL = LF - LO Y LA
DEFORMACIÓN NOMINAL SE DEFINE COMO E = DL / LO
ENTONCES E = (LF - LO)
/ LO.
TODOS LOS MATERIALES METÁLICOS TIENEN UNA COMBINACIÓN DE
COMPORTAMIENTO ELÁSTICO Y PLÁSTICO EN MAYOR O MENOR PROPORCIÓN.
ELASTICIDAD: ES LA PROPIEDAD DE UN MATERIAL EN VIRTUD DE
LA CUAL LAS DEFORMACIONES CAUSADAS POR LA APLICACIÓN DE UNA FUERZA
DESAPARECEN CUANDO CESA LA ACCIÓN DE LA FUERZA.
"UN CUERPO COMPLETAMENTE ELÁSTICO SE CONCIBE COMO
UNO DE LOS QUE RECOBRA COMPLETAMENTE SU FORMA Y DIMENSIONES ORIGINALES AL
RETIRARSE LA CARGA". EJ: CASO DE UN RESORTE O HULE AL CUAL LE
APLICAMOS UNA FUERZA.
PLASTICIDAD: ES AQUELLA PROPIEDAD QUE PERMITE AL MATERIAL
SOPORTAR UNA DEFORMACIÓN PERMANENTE SIN FRACTURARSE.
TODO CUERPO AL SOPORTAR UNA FUERZA APLICADA TRATA DE
DEFORMARSE EN EL SENTIDO DE APLICACIÓN DE LA FUERZA. EN EL CASO DEL
ENSAYO DE TRACCIÓN, LA FUERZA SE APLICA EN DIRECCIÓN DEL EJE DE ELLA Y
POR ESO SE DENOMINA AXIAL, LA PROBETA SE ALARGARA EN DIRECCIÓN DE SU
LONGITUD Y SE ENCOGERÁ EN EL SENTIDO O PLANO PERPENDICULAR. AUNQUE EL
ESFUERZO Y LA DEFORMACIÓN OCURREN SIMULTÁNEAMENTE EN EL ENSAYO, LOS DOS
CONCEPTOS SON COMPLETAMENTE DISTINTOS.
SI A TODOS LOS VALORES DE LA CARGA APLICADOS
PROGRESIVAMENTE LOS DIVIDIMOS POR EL ÁREA INICIAL DE LA PROBETA AO,
OBTENEMOS LOS DIFERENTES VALORES DEL ESFUERZO CONVENCIONAL O NOMINAL
APLICADOS Y SI A TODOS LOS VALORES DE DL OBSERVADOS Y MEDIDOS LOS
DIVIDIMOS POR LA LONGITUD INICIAL DE PRUEBA LO, OBTENEMOS LOS DIFERENTES
VALORES DE DEFORMACIÓN CONVENCIONAL INGENIERIL O NOMINAL DEL ENSAYO.
ESTOS VALORES SE PUEDEN REPRESENTAR EN UN SISTEMA DE EJES ORTOGONALES
OBTENIENDO EL DIAGRAMA S VS E. LA FIGURA 2 REPRESENTA DOS
ENSAYOS DE TRACCIÓN PARA DIFERENTES MATERIALES.
FIGURA 2
|
CURVA MATERIAL DUCTIL
|
CURVA DE MATERIAL SEMIDUCTIL
|
EL VALOR DEL ESFUERZO
(F / AO) ESTA DADO EN NEWTON/M², LB/PULG², (PSI) O EN KGF/MM² Y LA
DEFORMACIÓN QUE ES ADIMENSIONAL PUEDE ESTAR DADA EN %, PULG/PULG, CM/CM O
MM/MM.
LA
PRIMERA REGIÓN QUE ENCONTRAMOS (ELÁSTICA) EN LA MAYORÍA DE MATERIALES
METÁLICOS Y ALGUNOS CERÁMICOS PRESENTA UNA VARIACIÓN O DEPENDENCIA
LINEAL QUE NOS INDICA QUE DENTRO DE UN RANGO DE VALORES EXISTE UNA
PROPORCIONALIDAD DIRECTA ENTRE EL ESFUERZO APLICADO Y LA DEFORMACIÓN
PRODUCIDA DADA POR LA PENDIENTE DE LA CURVA EN ESTA ZONA (LÍNEA REC6TA)
SEGÚN LA LEY DE HOOKE O S
= KE
K:
CONSTANTE DE HOOKE = E = Y. MODULO DE ELASTICIDAD O DE YOUNG.
EL VALOR DEL MODULO ES UNA MEDIDA DE LA RIGIDEZ DEL
MATERIAL, ENTRE MAYOR PENDIENTE TENGA LA CURVA MAS RÍGIDO SERÁ EL
MATERIAL. PARA EL CASO DEL ACERO E VALE 20 X 10¹º NEW/M² O 30 X 106
PSI. OTROS VALORES CARACTERÍSTICOS DEL ENSAYO EN ESTA REGIÓN ELÁSTICA,
SON EL LIMITE PROPORCIONAL Y EL LIMITE ELÁSTICO. EL VALOR DEL LIMITE
PROPORCIONALES EL VALOR DEL MAYOR ESFUERZO, PARA EL CUAL EXISTE
PROPORCIONALIDAD DIRECTA ENTRE EL ESFUERZO Y LA DEFORMACIÓN.
EL VALOR DEL LIMITE ELÁSTICO ES EL MAYOR VALOR DEL
ESFUERZO HASTA EL CUAL EL MATERIAL MANTIENE UN COMPORTAMIENTO ELÁSTICO.
EN LA SEGUNDA REGIÓN DE LA CURVA (PLÁSTICA) APARECEN LOS
SIGUIENTES VALORES CARACTERÍSTICOS: ESFUERZO DE FLUENCIA O CEDENCIA, EL
ESFUERZO MAXIMO ULTIMO O RESISTENCIA A LA TRACCIÓN Y EL ESFUERZO DE
FRACTURA O ROTURA.
SE DENOMINA ESFUERZO DE FLUENCIA O CEDENCIA AL MENOR VALOR
DEL ESFUERZO PARA EL CUAL SE PRODUCE UNA DEFORMACIÓN PERMANENTE O
DEFORMACIÓN PLÁSTICA. SE LLAMA FLUENCIA CONVENCIONAL AL VALOR DEL
ESFUERZO PARA UNA DEFORMACIÓN PERMANENTE DEL 0.2%. EL VALOR DEL ESFUERZO
MAXIMO O ULTIMO (RESISTENCIA A LA TRACCIÓN) ES EL MAYOR VALOR DEL
ESFUERZO EN UNA CURVA S VS E CONVENCIONAL O AL VALOR DEL ESFUERZO PARA EL
PUNTO DE MÁXIMA CARGA EN EL ENSAYO; ESTE VALOR DE ESFUERZO, JUNTO CON EL
DE FLUENCIA O LIMITE ELÁSTICO, SE ENCUENTRAN TABULADOS PARA LA MAYORÍA
DE LOS MATERIALES.
EL ESFUERZO DE FRACTURA ES EL VALOR AL CUAL SE REPRODUCE
LA FRACTURA DE LA PROBETA, Y CUYO VALOR NO TIENE GRAN IMPORTANCIA, PUES
UNA VEZ SE SUPERE EL MÁXIMO VALOR, LA PROBETA FALLARÁ,
IRREMEDIABLEMENTE, A MENORES VALORES DE ESFUERZO.
SU
= SMAX = (PMAX / AO)
SO = (PE
/ AO)
LOS VALORES DE RESISTENCIA A LA TRACCIÓN Y LÍMITE
ELÁSTICO SON PARÁMETROS DE RESISTENCIA MECÁNICA.