ENSAYOS DE MATERIALES (DESTRUCTIVOS Y NO DESTRUCTIVOS)

A la hora de determinar un material específico para realizar una función determinada, debemos tener en cuenta su capacidad para hacer frente a las condiciones que se enfrentará. Para comprobar la efectividad de ese material frente a las adversidades detectadas, existen los ensayos de materiales, una prueba cuyo fin es identificar las características y propiedades del componente para decidir si es o no apto para el uso encomendado.

Estos ensayos nos dan información sobre todas las características del material en concreto. Las más destacables son: la dureza, que es la propiedad mecánica que refleja la dificultad para rayar o crear marcas en las superficie; la elasticidad, que es la capacidad de un objeto para sufrir deformaciones y volver a su forma original cuando las fuerzas exteriores cesan; y la resiliencia, que mide el aguante de un material a recibir golpes sin romperse.

Dentro de los ensayos tradicionales, existen dos grupos principales: los destructivos y los no destructivos.  Los primeros engloban los ensayos a partir de los que se obtiene la curva de comportamiento del material, como puede ser los de tracción y los de compresión. Por su parte, los ensayos no destructivos son más baratos y más aptos para los controles de calidad debido a la gran disminución de costes que genera no romper el útil. Entre otros, destacan el ensayo de campo magnético, que identifica grietas superficiales muy pequeñas; el ensayo con corrientes, que muestra el espesor de la pintura de una superficie; y el ultrasonido, que señala las grietas profundas.

ENSAYOS DESTRUCTIVOS. 

Son pruebas que se les hacen a algunos materiales como el acero por ejemplo. Algunas de ellas son ensayo de tensión, flexión, compresión, etc. Se les llama destructivos porque deforman al material.

Las pruebas mecánicas son pruebas destructivas en las que los materiales de estudio son sometidos a esfuerzos mediante la aplicación de una fuerza externa hasta su deformación y/o ruptura, para determinar sus propiedades de dureza, elasticidad, fragilidad y resistencia a la penetración.

Pruebas o Ensayos NO DESTRUCTIVOS

 

Se denomina ensayo no destructivo (END; en inglés, NDT, de nondestructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada.

Se identifican comúnmente con las siglas PND, y se consideran sinónimos de ensayos no destructivos (END), inspecciones no destructivas y exámenes no destructivos.

En general, los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. En ocasiones, los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.

La amplia aplicación de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentran resumidas en los tres grupos siguientes:

• Defectología. Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas.
• Caracterización. Evaluación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas. 
• Metrología. Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado
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•  FATIGA DE MATERIALES: 
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• Se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionándolo repetidamente se rompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sola flexión es muy grande. 
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  Son diversos los factores que intervienen en un proceso de rotura por fatiga a parte de las tensiones aplicadas. Así pues, el diseño, tratamiento superficial y endurecimiento superficial pueden tener una importancia relativa.
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  El diseño tiene una influencia grande en la rotura de fatiga. Cualquier discontinuidad geométrica actúa como concentradora de tensiones y es por donde puede nuclear la grieta de fatiga. Cuanto más aguda es la discontinuidad, más severa es la concentración de tensiones.
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  La probabilidad de rotura por fatiga puede ser reducida evitando estas irregularidades estructurales, o sea, realizando modificaciones en el diseño, eliminando cambios bruscos en el contorno que conduzcan a cantos vivos, por ejemplo, exigiendo superficies redondeadas con radios de curvatura grandes. 

 

ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

 

DUREZA En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.
El interés de la determinación de la dureza en los aceros estriba en la correlación existente entre la dureza y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo más económico y rápido que el ensayo de tracción, por lo que su uso está muy extendido.
 

RESISTENCIA de materiales clásica, es una disciplina de la ingeniería mecánica y la ingeniería estructural que estudia los sólidos deformables mediante modelos simplificados.
La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo.
En los materiales elásticos, en particular en muchos metales dúctiles, un esfuerzo de tracción pequeño lleva aparejado un comportamiento elástico. Eso significa que pequeños incrementos en la tensión de tracción comporta pequeños incrementos en la deformación, si la carga se vuelve cero de nuevo el cuerpo recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformación completamente reversible. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que existe un límite, llamado límite elástico, tal que si cierta función homogénea de las tensiones supera dicho límite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no vuelve exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no-reversibles.
 

DUCTILIDAD: La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones  metálicas  o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse ostensiblemente sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material.No debe confundirse dúctil con blando, ya que la ductilidad es una propiedad que como tal se manifiesta una vez que el material está soportando una fuerza considerable; esto es, mientras la carga sea pequeña, la deformación también lo será, pero alcanzado cierto punto el material cede, deformándose en mucha mayor medida de lo que lo había hecho hasta entonces pero sin llegar a romperse.

En un ensayo de tracción, los materiales dúctiles presentan una fase de fluencia caracterizada por una gran deformación sin apenas incremento de la carga.
 

MALEABILIDAD es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan los cuerpos al ser labrados por deformación. Se diferencia de aquella en que mientras la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa. Es una cualidad que se encuentra opuesta a la ductilidad puesto que en la mayoría de los casos no se encuentran ambas cualidades en un mismo material.
 

En física e ingeniería, el término ELASTICIDAD designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
 

Trabajo Práctico -Ensayo de Materiales

1-   ¿Qué es un ensayo de material y qué tipo de ensayos existen?
2-   A qué se denomina ensayo destructivo. Ejemplo
      3- ¿A qué se llama FATIGA de los materiales, y por qué se produce?
      4- ¿Qué procesos y factores intervienen en la fatiga del material? 
      5-¿Qué es la RESISTENCIA de los materiales?
      6-¿Qué tipos de ensayos se realizan?
      7- Realice una síntesis (cuadro) sobre los ensayos con una breve     descripción.
      8-Realice un mapa conceptual que ordene las principales definiciones y temas recorridos sobre ensayos de materiales.

 

Ver FERNANDEZ F Noemí, et al “Tecnología Industrial II” INET 2017 (Pag. 4 a 25)

 

1.1 TIPOS DE ENSAYOS

1.2 ENSAYOS DE TRACCIÓN

1.3 ENSAYOS DE DUREZA

1.4 ENSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO

1.5 ENSAYO DE FATIGA

1.6 ENSAYOS TECNOLÓGICOS

1.7 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (CONTROL DE DEFECTOS) 

 

Ver para más información  

http://materialest2.blogspot.com/2017/05/ensayos-de-materiales.html