ENSAYOS MECNICOS DE LOS MATERIALESCuando un tcnico proyecta una estructura metlica, disea una herramienta o una mquina, define las calidades y prestaciones que tienen que tener los materiales constituyentes. Como hay muchos tipos de aceros diferentes y, adems, se pueden variar sus prestaciones con tratamientos trmicos, se establecen una serie de ensayos mecnicos para verificar principalmente la dureza superficial, la resistencia a los diferentes esfuerzos que pueda estar sometido, el grado de acabado del mecanizado o la presencia de grietas internas en el material.Hay dos tipos de ensayos, unos que son destructivos y otros no destructivos.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Durmetro.ENSAYO DE DUREZAEn metalurgia la dureza se mide utilizando un durmetro para el ensayo de penetracin. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.El inters de la determinacin de la dureza en los aceros estriba en la correlacin existente entre la dureza y la resistencia mecnica, siendo un mtodo de ensayo ms econmico y rpido que el ensayo de traccin, por lo que su uso est muy extendido.Hasta la aparicin de la primera mquina Brinell para la determinacin de la dureza, sta se meda de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material ms duro que se empleaba en los talleres.Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:Dureza Brinell: emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W . Para materiales duros, es poco exacta pero fcil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a traccin.Dureza Rockwell: se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la ms extendida, ya que la dureza se obtiene por medicin directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeo tamao de la huella.Rockwell superficial: existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterizacin de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algn tratamiento de endurecimiento superficial.Dureza Webster: emplea mquinas manuales en la medicin, siendo apto para piezas de difcil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell.Dureza Vickers: emplea como penetrador un diamante con forma de pirmide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor.Dureza Shore: emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un mtodo elstico, no de penetracin como los otros.ENSAYOS DE ESTRUCTURA MOLECULAR Y ACABADO SUPERFICIALLa estructura molecular de los materiales se analiza mediante potentes microscopios. El grado de acabado superficial se denomina rugosidad, y se verifica con unos instrumentos electrnicos llamados rugosmetrosLa rugosidad superficial es el conjunto de irregularidades de la superficie real, definidas convencionalmente en una seccin donde los errores de forma y las ondulaciones han sido eliminados.Las piezas mecanizadas por arranque de viruta se consigue determinado grado de calidad superficial que es mejorado en un posterior acabado con mtodos abrasivos de rectificado y lapeado.La unidad de rugosidad es la micra o micrn ( 1micra= 1 m = 0,000001 m = 0,001 mm) y se utiliza la micropulgada en los pases anglosajones.La dureza superficial se indica en los planos constructivos de las piezas mediante signos y valores numricos, de acuerdo a la normas de calidad existentes.Las normas de rugosidad son las siguientes: DIN 4762, DIN 4768, DIN 4771, DIN 4775, el alcance de la rugosidad de superficies se encuentra en la norma DIN 4766-1.Los rugosmetros miden la profundidad de la rugosidad media Rz, y el valor de la rugosidad media Ra expresada en micras.Los rugosmetros pueden ofrecer la lectura de la rugosidad directa en una pantalla o indicarla en un documento grfico.Ra: el valor promedio de rugosidad en m es el valor promedio aritmtico de los valores absolutos de las distancias del perfil de rugosidad de la lnea intermedia de la longitud de medicin. El valor promedio de rugosidad es idntico a la altura de un rectngulo donde su longitud es igual a la longitud total lm y esto a su vez es idntico con la superficie de la suma que existe entre el perfil de rugosidad y la lnea intermedia.Rz: promedio de la profundidad de la rugosidad en m (promedio aritmtico de cinco profundidades singulares consecutivas en la longitud de medicin).ENSAYOS POR ULTRASONIDOSUn material puede, a la vez, transmitir y reflejar ondas elsticas. Un transductor ultrasnico hecho de cuarzo, titanato de bario o sulfato de litio aprovecha el efecto piezoelctrico para introducir una serie de pulsos elsticos a alta frecuencia en el material, por lo general por encima de los 100,000 Hz. Los pulsos crean una onda de deformacin por compresin, que se propaga a travs del material. La onda elstica se transmita a travs del material a una velocidad que depende del mdulo de elasticidad y de la densidad del mismo. En el caso de una barra delgada. v= e(Eg/ Para pulsos que se propagan en materiales ms gruesos se requieren expresiones ms complicadas. Se utilizan por lo comn tres tcnicas para inspeccionar ultrasnicamente un material. Mtodo de pulso y eco, o de reflexin, se genera un pulso ultrasnico que es transmitido a travs del material. Cuando la onda elstica choca con una interfase, parte de la onda se refleja, regresando al transductor. En un osciloscopio es posible desplegar tanto el pulso inicial como el reflejado. Del despliegue, se mide el tiempo requerido para el viaje de ida y vuelta, con lo que se puede calcular la distancia a la que se encuentra la interfase. De no existir fallas en el material, el haz se reflejar desde su lado opuesto y la distancia ser dos veces el espesor de la pared, mientras que moviendo el transductor sobre la superficie, podemos conocer, tambin la longitud de la discontinuidad Mtodo de transmisin de un pulso a travs del medio, en un transductor se genera un pulso ultrasnico y mediante un segundo transductor se detecta en la superficie opuesta. Los pulsos iniciales y los transmitidos se despliegan en el osciloscopio. La prdida de energa entre el pulso inicial y el transmitido depende de si existe o no discontinuidad dentro del material. Mtodo de resonancia se utiliza la naturaleza ondulatoria de la onda ultrasnica. Se genera una serie de pulsos que viajan como onda elstica a travs del material. Seleccionando una longitud de onda o frecuencia de manera que el espesor del material sea un mltplo entero de medias longitudes de onda, se produce una onda elstica estacionaria, y se refuerza en el material. Una discontinuidad dentro del material evita que la resonancia ocurra. Sin embargo; esta tcnica se utiliza con mayor frecuencia para la determinacin del espesor del material.ENSAYOS DESTRUCTIVOS Se somete a una probeta de material de dimensiones conocidas a cargas mecnicas hasta fallo (rotura). La geometra del ensayo y la probeta y el tipo de carga depende del tipo de material y tipo de esfuerzo: (Traccin, compresin, cortante, flexin, torsin, etc.) Se mide la carga y el desplazamiento sufrido y se calcula la tensin y la deformacin. Conocida la curva s/e , se puede calcular el Mdulo de Young, lmite elstico, ductilidad, tenacidad y mecanismos de deformacin principales.

ENSAYO DE RESISTENCIA A COMPRESINEningeniera, elensayo de compresines un ensayo tcnico para determinar la resistencia de unmaterialo su deformacin ante unesfuerzo de compresin. En la mayora de los casos se realiza conhormigonesy metales (sobre todoaceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material. Se suele usar en materiales frgiles. La resistencia a compresin de todos los materiales siempre es mayor que a traccin.Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresin en unamquina universal. Equipos de ensayo a compresin, con probeta de hormign para ensayo de compresin.ENSAYO DE RESISTENCIA A TRACCINElensayo de traccinde unmaterialconsiste en someter a unaprobetanormalizada a un esfuerzo axial detraccincreciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza esttica o aplicada lentamente. Las velocidades de deformacin en un ensayo de tensin suelen ser muy pequeas ( = 104a 102s1).En un ensayo de traccin pueden determinarse diversas caractersticas de los materiales elsticos: Mdulo de elasticidado Mdulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razn entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la direccin de la fuerza. Lmite de proporcionalidad: valor de la tensin por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada. Lmite de fluenciao lmite elstico aparente: valor de la tensin que soporta la probeta en el momento de producirse el fenmeno de la cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la zona de transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento apreciable de la carga aplicada. Lmite elstico(lmite elstico convencional o prctico): valor de la tensin a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en funcin del extensmetro empleado. Carga de rotura oresistencia a traccin: carga mxima resistida por la probeta dividida por la seccin inicial de la probeta. Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posicin est normalizada y se expresa en tanto por ciento. Estriccin: es la reduccin de la seccin que se produce en la zona de la rotura.

ENSAYO DE RESILIENCIAEn ingeniera, la resiliencia es la cantidad de energa que puede absorber un material, antes de que comience la deformacin irreversible, esto es, la deformacin plstica. Se corresponde con el rea bajo la curva de un ensayo de traccin entre la deformacin nula y la deformacin correspondiente al esfuerzo de fluencia. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en julios por metro cbico.Se determina mediante ensayo por el mtodo Izod o el pndulo de Charpy, resultando un valor indicativo de la fragilidad o la resistencia a los choques del material ensayado. Un elevado grado de resiliencia es caracterstico de los aceros austenticos, aceros con alto contenido de austenita.En fsica se utiliza el trmino para expresar la capacidad de un material de recobrar su forma original despus de haber sido sometido a altas presiones correspondindose, en este caso, con la energa que es capaz de almacenar el material cuando se reduce su volumen.

Pendulo CharpyENSAYO DE CIZALLAMIENTOLa fuerza de cortante o esfuerzo cortante es el esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la seccin transversal de un prisma mecnico como por ejemplo una viga o un pilar. Este tipo de solicitacin formado por tensiones paralelas est directamente asociado a la tensin cortante.ENSAYO DE FLEXINEn ingeniera se denomina flexin al tipo de deformacin que presenta un elemento estructural alargado en una direccin perpendicular a su eje longitudinal. El trmino "alargado" se aplica cuando una dimensin es preponderante frente a las otras. Un caso tpico son las vigas, las que estn diseas para trabajar, preponderantemente, por flexin. Igualmente, el concepto de flexin se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o lminas.El rasgo ms destacado es que un objeto sometido a flexin presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no vara con respecto al valor antes de la deformacin. Cualquier esfuerzo que provoca flexin se denomina momento flector.Las vigas o arcos son elementos estructurales pensados para que trabajar predominantemente en flexin. Geomtricamente son prismas mecnicos cuya rigidez depende, entre otras cosas, del momento de inercia de la seccin transversal de las vigas. Existen dos hiptesis cinemticas comunes para representar la flexin de vigas y arcos.

Ejemplo de onda senoidal. En este caso hay que imaginar que la tensin representada es una tensin con ciclos de traccin (cuando es positiva) y de compresin (cuando es negativa).

ENSAYO DE FATIGAEn ingeniera y, en especial, en ciencia de materiales, la fatiga de materiales se refiere a un fenmeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinmicas cclicas se produce ms fcilmente que con cargas estticas. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionndolo repetidamente se rompe con facilidad. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinmicas y fluctuantes (puentes, aviones, etc.). Puede ocurrir a una tensin menor que la resistencia a traccin o el lmite elstico para una carga esttica. Es muy importante ya que es la primera causa de rotura de los materiales metlicos (aproximadamente el 90%), aunque tambin ocurre en polmeros y cermicas.ENSAYO DE TORSINEn ingeniera, torsin es la solicitacin que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecnico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensin predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.La torsin se caracteriza geomtricamente 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 l (ver torsin geomtrica).

El estudio general de la torsin es complicado y existen diversas aproximaciones ms simples para casos de inters prctico (torsin alabeada pura, torsin de Saint-Venant pura, torsin recta o teora de Coulomb).ENSAYO DE PLEGADOEl plegado consiste en doblar un material delgado, por ejemplo una plancha metlica, con el fin de reforzar algunas de sus funciones.El ensayo de doblado consiste en doblar una probeta de un material hasta que aparezcan grietas o fisuras, midindose el ngulo donde tales alteraciones se han producido.Este tipo de ensayo proporciona conocer la acritud de los diferentes materiales y como consecuencia conocer la forma en que se puede trabajar con ellos.Para realizar el ensayo de coloca el material sobre dos rodillos y se le aplica la presin de un tercer rodillo situado encima de la pieza y en medio de los dos rodillos que sujetan la pieza. Al aplicar la fuerza el material cede y se dobla y se calcula por valores preestablecidos la presin que hay que darles y el ngulo que deben formar.