Cerámicos
Son productos inorgánicos, esencialmente no metálicos, policristalinos y
frágiles.
Son materiales ampliamente usados en la industria: (ladrillo, alfarería,
losetas y porcelana), incluye el concreto, pues sus componentes son
cerámicas. También materiales como Carburo de Tungsteno y Nitruro de Boro.
Su importancia se basa en la abundancia en la naturaleza y sus
propiedades físicas y mecánicas, diferentes a las de los metales.
EJEMPLOS:
Alúmina: Desde abrasivos hasta huesos artificiales.
Kaolinita: (Silicato hidratado de aluminio) principal componente en los
productos de barro.
IMPORTANCIA COMERCIAL:
Son de alta dureza (útiles para ingeniería), como Aislamiento Térmico y
Eléctrico, con buena estabilidad química a altas temperaturas de fusión.
Prácticamente no son dúctiles, son frágiles.
PRODUCTOS COMERCIALES
Productos de barro: Para la construcción (ladrillos, losetas, etc).
Productos refractarios: Paredes de hornos, crisoles y moldes.
Productos de loza: Porcelana, vajillas cerámicas.
Productos de vidrio: Ventanas, envases, etc.
Fibra de vidrio: Para lana de aislamiento.
Abrasivas: Oxido de aluminio y carburo de cilicio.
Materiales para herramientas de corte: Carburo de Tungsteno.
ESTRUCTURAS DE LAS CERÁMICAS
Se caracterizan por tener enlace covalente y iónico, más fuerte que el enlace
metálico y son la causa de su dureza y tenacidad, la forma de sujeción de los
electrones en las moléculas de estos elementos hacen que sean conductores
pobres.
Los fuertes enlaces dotan a estos materiales de altas temperaturas de
fusión.
Tienen estructura cristalina mas compleja que la de los materiales
metálicos.
Hay varias razones para esto:
1. Con átomos de diferente tamaños.
2. Las fuerzas iónicas son también diferentes para cada material cerámico
(sílice diferente del aluminio).
3. Unión de más de dos elementos
PROPIEDADES MECÁNICAS
Los materiales cerámicos deberían ser mas resistentes que los materiales
metálicos pero su fina estructura de sus enlaces evitan que hayan
deslizamientos, mecanismo base para un deformación clásica.
Los materiales cerámicos al igual que los metales, tienen las mismas
imperfecciones cristalinas (vacantes, átomos desacomodados, pequeñas fisuras y
grietas), todo eso tiende a concentrar esfuerzos y el material metálico falla
por fractura.
PROPIEDADES FÍSICAS
- Pesan menos que los metales, pero más que los polímeros.
- Baja conductividad eléctrica.
- Baja conductividad térmica.
- Baja expansión y fallas térmicas.
NUEVOS MATERIALES CERÁMICOS
Oxidos cerámicos: El más importante es la alúmina, se saca de la bauxita
pero a través de un horno eléctrico, baja conductividad térmica y resistencia a
la corrosión, buena dureza en caliente.
Se usa para abrasivos, y cerámicas aislantes (Bujías).
Carburos: Se usan para herramientas
WC (carburo de tungsteno)
TiC (carburo de titanio)
TaC (carburo de tantalio)
Se caracterizan por su dureza y resistencia al desgaste. La fuente usual
del carbono para estas reacciones es el carbón de humo.
Nitruros:
1. Nitruros de
silicio: motores de cohetes, crisoles para hornos.
2. Nitruros de boro: Tienen una dureza similar al diamante pero no compite como
herramienta (muy costoso).
3. Nitruros de titanio: es conductor de la electricidad y se usa para recubrir
superficies de herramientas, tiene alta dureza y resistencia al desgaste.
4. Sialón: similitud en propiedad con el silicio pero con mejor resistencia a
la oxidación y a las altas temperaturas.
5. Vidrio: se conoce desde hace mas de 4000 años A.C.; tiene una estructura
amorfa y adquiere su estado vítreo cuando se ha dado un tiempo insuficiente
durante el enfriamiento desde la fundición para permitir que se forme una
estructura cristalina.
Su principal componente es la Sílice.
Estructuras
de los Cerámicos Sencillos:
Algunos compuestos
cerámicos con estructuras cristalinas relativamente sencillas están
recogidos en la tabla con sus puntos de fusión.
|
Compuesto cerámico
|
Punto de Fusión,°C
|
Compuesto cerámico
|
Punto de Fusión,°C
|
|
Carburo de afnio, HfC
|
4150
|
Carburo de boro, B4C
|
2450
|
|
Carburo de titanio, TiC
|
3120
|
Oxido de aluminio, Al2O3
|
2050
|
|
Carburo de wolframio, WC
|
2850
|
Dióxido de silicio, SiO2
|
1715
|
|
Oxido de magnesio. MgO
|
2798
|
Nitruro de silicio, Si3N4
|
1900
|
|
Carburo de silicio, SiC
|
2500
|
Dióxido de titanio, TiO2
|
1605
|
Tipos de conformados de los cerámicos
En la siguiente figura se muestra un esquema de las
técnicas de conformado por colado (slipcasting), moldeo por inyección y
extrusión.
Esquema de las técnicas de conformado por colado, moldeo
por inyección y extrusión.
En la extrusión se da forma a las piezas a base de
deformar plásticamente las pastas. Estas deben tener el grado de humedad
adecuado y con la suficiente rigidez para no deformarse en fresco y que
presenten baja contracción al secar.
El defecto de humedad da pastas heterogéneas y difíciles
de conformar y el exceso peligro de fisuración y piezas muy porosas. Se deben
dar dimensiones algo mayores a las de la pieza acabada por su retracción al
evaporar el agua.
Si al moldear el ladrillo queda alguna discontinuidad en
su mása, en el secado primero y en la cocción después, se pondrá de manifiesto,
con una grieta más o menos acusada, aunque la discontinuidad no quedara
visible.
Un conformado con excesiva agua, dará lugar a un tiempo
de secado mayor, y a cambios dimensionales mayores. Por el contrario si se
pretende evitar la retracción de secado deben emplearse pastas más secas.
Este problema es digno de prestarle la máxima atención,
para adoptar en cada caso y momento las medidas que cada caso particular
requiera.
En el prensado se usan pastas secas (alrededor del 5 % de
H2O), dando piezas muy compactas, pero con cierta heterogeneidad.
El colado es un proceso que permite conseguir la
formación de piezas cerámicas empleando pastas en estado barbo tina, la cual
debe tener una cantidad mínima de agua y una fluidez elevada (Alto contenido de
agua), que se obtiene mediante la adición de reactivos especiales
convenientemente dosificados.
Cada partida de material (sistema a procesar) usada para
conformar un producto consistirá de un polvo inorgánico, material granular y/o
coloidal y alguna combinación de aditivos de procesado. Estos últimos se
seleccionan sobre la base de su composición química, características físicas
tales como el peso molecular, viscosidad y propiedades térmicas y su
efectividad general determinada experimentalmente.
Los sistemas de cerámicos a procesar pueden ser bastante
complejos, y un pequeño cambio en uno de los parámetros mencionados, producido
por un cambio en la composición, temperatura, presión, agitación mecánica,
etc., puede alterar la consistencia y el comportamiento ante el conformado, de
una forma significativa.
Se pueden identificar cinco estados de consistencia
cuando se mezclan un liquido o una solución del ligante con el polvo cerámico:
1.- POLVO SECO (NO LIQUIDO)
2.- AGLOMERADOS (GRANULOS)
3.- CUERPO PLASTICO
4.- PASTA
5.- PAPILLA (SLURRY)
El grado de saturación de los poros se define como:
En el caso de los aglomerados se tiene que DPS <1.
PRENSADO
El prensado es la compactación y conformado simultáneos
de un polvo cerámico o material granular (premezclado con los ligantes y
lubricantes adecuados y preconsolidado
de tal modo que tenga una fluidez elevada) y se lleva a cabo confinando el
material en un molde rígido o flexible y aplicando una presión elevada para
lograr la compactación. Existen dos tipos de prensado:
UNIAXIAL e ISOSTATICO.
El prensado uniaxial, es usado, comúnmente, para obtener
piezas de espesor mayor de 0.5 mm y con relieves en la superficie en la
dirección de prensado. Por su parte, el prensado isostatico se usa para la
obtención de productos con relieves en dos o tres dimensiones, formas alargadas
como barras y tubos y productos muy masivos con una sección transversal de gran
espesor. Pero ambos utilizan el polvo cerámico preparado por los mismos
procedimientos.
El polvo se alimenta en forma de granulos de dimensiones
y deformabilidad controladas. En general, se preparan por spraydrying
(Pulverización - secado) y spraygranulation (Pulverización - granulación).
El prensado es el proceso de conformado más ampliamente
usado por motivos de productividad y la posibilidad de producir productos
dentro de un amplio rango de tamaños y estrechas tolerancias y sin,
prácticamente, contracción durante el proceso de secado. Formas complejas con
múltiples agujeros, niveles y diámetros pueden ser conformadas con facilidad
mediante el uso de los útiles apropiados de compactación. Las velocidades de
producción dependen de la geometría de la pieza y del tipo de equipamiento
utilizado. Componentes de grandes dimensiones o formas complejas, tales como
refractarios o rodillos de molienda, pueden ser producidas a velocidades de 1 a
15 piezas por minuto.
Los aditivos, usualmente, requeridos en el prensado son
los siguientes:
- Ligantes
- Plastificantes
- Lubricantes
- Ayudas a la compactación.
- Defloculantes
- El ligante proporciona algo de lubricación durante el
prensado y proporciona al producto prensado una resistencia mecánica adecuada
para su manejo, inspección y mecanizado en verde. El contenido de ligante en
el prensado es bajo y oscila en el rango de:
y debe ser tan bajo como sea posible con el objeto de
minimizar los costes debido a su alto precio y la cantidad de gas que se
produce durante los posteriores procesos de secado y cocción.
- El plastificante modifica el comportamiento del ligante
haciéndolo más dócil o manejable, mejorando su flexibilidad, es decir aumenta
su deformabilidad, lo que permite la deformación plástica de los gránulos.
También reduce la sensibilidad del ligante ante la
humedad. Esta última, comúnmente, actúa como un plastificante secundario y la
cantidad absorbida entre la granulación y el prensado debe ser controlada.
- El lubricante reduce la fricción entre las partículas y
de estas con las paredes del molde. Con ello se reduce el desgaste del molde,
se mejora la uniformidad de la densidad del producto prensado y se disminuye la
presión de eyección del producto. Puede añadirse en la preparación de los gránulos
o después en una operación a parte en la cual se produce un recubrimiento de la
superficie de los gránulos.
- El aditivo ayuda a la compactación, que esencialmente
es un lubricante, también reduce la fricción entre las partículas y ayuda a su
reordenamiento durante el prensado.
- Finalmente, el defloculante se usa para ayudar a
dispersar el polvo y reducir las necesidades de líquido para la formación de
los gránulos.
Comformado
plástico
El conformado
plástico incluye los procedimientos de producción de productos a partir de una
mezcla de
polvo
cerámico y aditivos que es deformable bajo presión. La mezcla puede obtenerse
en sistemas
conteniendo
arcillas por la adición de agua y pequeñas cantidades de floculante, un agente
de mojado y un
lubricante.
En sistemas
que no contienen arcilla, tales como óxidos puros, carburos y nitruros, es
necesario añadir, en
lugar de la
arcilla, un material orgánico, mezclado con agua o con otro fluido, para proporcionar la
plasticidad.
Se requiere entre el 20 y el 50 % de aditivo orgánico para lograr la
plasticidad adecuada para el
conformado.
La plasticidad es la capacidad de deformarse ante un esfuerzo mecánico
conservando la
deformación
al retirarse la carga.
Comformado
colado:
Cuando se
habla del término “colado” automáticamente se piensa en la técnica de colado de
metales fundidos,
en la cual la
pieza a obtener se conforma vertiendo el metal fundido en un molde.
La técnica de
colado de metales fundidos, solamente se utiliza en los materiales cerámicos de
una forma
limitada
(Temperaturas de fusión elevadas). Es el caso de la preparación de materiales
de alta densidad de
Al2O3 y Al2O3 – ZrO2 y de abrasivos. En este último
caso, el colado del fundido cerámico sobre superficies
metálicas
enfriadas produce un enfriamiento rápido, lo que da lugar a un tamaño de
cristal muy pequeño, que
imparte una
alta tenacidad al material. La técnica de colado de materiales cerámicos
fundidos se denomina
“FUSION
CASTING”.
Los procesos
de colado de materiales cerámicos, en general, se realizan a temperatura
ambiente y consisten en
la
preparación de una suspensión de las partículas
cerámicas (polvo) en un líquido, con una consistencia
adecuada para
poder ser vertida. La realización de la pieza tiene lugar cuando cambios
físicos, químicos y/o
térmicos
hacen que la suspensión se consolide y
adquiera resistencia. En el proceso de colado drenante la
suspensión se
vierte en un molde poroso que extrae por succión capilar líquido de la
suspensión adyacente a
las paredes
del molde, con lo que se va formando la pieza en las paredes del molde.
Tratamientos térmicos;
El
tratamiento térmico es un paso esencial en la fabricación de la mayoría de los
productos cerámicos. En esta subdivisión consideramos los siguientes
tratamientos térmicos: secado, sinterizado, verificación.
Secado y eliminación de aglutinantes. El
propósito del secado de cerámicas es eliminar el agua del cuerpo cerámico
plástico antes de ser sometida a altas temperaturas. Generalmente, la
eliminación de agua se lleva a cabo a menos de 100ºC y puede tardar tanto como
24hs. para un trozo de cerámica grande. La mayoría de los aglutinantes
orgánicos pueden ser eliminados de piezas cerámicas por calentamiento en el
rango de 200 a 300ºC, aunque algunos residuos hidrocarbonados pueden requerir
un calentamiento a temperaturas mas elevadas.
Sinterizacion. El
proceso por el cual se consigue que pequeñas partículas de un material se
mantengan unidas por difusión al estado sólido se llama sinterización. En la
fabricación de cerámicas este tratamiento térmico se basa en la transformación
de un producto poroso en otro compacto y coherente. La sinterización se utiliza de modo
generalizado para producir formas cerámicas de, por ejemplo, alúmina, berilia,
ferrita y titanatos.
En
el proceso de sinterizado las partículas coalescen por difusión al estado
sólido a muy altas temperaturas pero por debajo del punto de fusión del
compuesto que se desea sinterizar. En la sinterización, la difusión atómica
tiene lugar entre las superficies de contacto de las partículas a fin de que
resulten químicamente unidas.
Verificación. Algunos productos cerámicos tales como porcelana, productos arcillosos
estructurales y algunos componentes electrónicos contienen una fase vítrea.
Esta fase vítrea sirve como medio de reacción para que la difusión puede tener
lugar a menor temperatura que en el resto de los materiales sólidos cerámicos.
Durante el tratamiento a elevadas temperaturas de este tipo de materiales
sólidos cerámicos, tiene lugar un proceso llamado verificación por medio del
cual la fase vítrea se licúa y rellena los poros del material. Esta fase vítrea
liquida puede también reaccionar con algunos de los restantes sólidos de
material refractario. Bajo enfriamiento, la fase liquida solidifica para formar
una matriz vítrea que une las partículas que no han fundido
Clasificación del acero por su contenido de
Carbono:
|
Porcentaje
de carbono
|
Denominación
|
Resistencia
|
|
0.1 a 0.2
|
Aceros
extrasuaves
|
38 - 48 Kg
/ mm2
|
|
0.2 a 0.3
|
Aceros
suaves
|
48 - 55 Kg
/ mm2
|
|
0.3 a 0.4
|
Aceros
semisuaves
|
55 - 62 Kg
/ mm2
|
|
0.4 a 0.5
|
Aceros semiduros
|
62 - 70 Kg
/ mm2
|
|
0.5 a 0.6
|
Aceros
duros
|
70 - 75 Kg
/ mm2
|
|
0.6 a 0.7
|
Aceros
extraduros
|
75 - 80 Kg
/ mm2
|
ACERO EXTRASUAVE
El porcentaje de carbono en este acero es de0,15%.
Es un acero fácilmente soldable y deformable.
Aplicaciones: Elementos de maquinaria de grantenacidad,
deformación en frío, embutición,plegado, herrajes, etc.
ACERO SUAVES
El porcentaje de carbono es de
0,25%.
Se puede soldar con una
técnica adecuada.
Aplicaciones: Piezas de
resistencia media de buena tenacidad, deformación en frío,embutición,
plegado, herrajes, etc.
ACERO SEMISUAVES
El porcentaje de carbono es de 0,35%.
Aplicaciones: Ejes, elementos de maquinaria, piezas resistentes y tenaces, pernos, tornillos,
herrajes.
ACERO SEMIDURO
El porcentaje de carbono es de 0,45
Aplicaciones: Ejes y elementos de máquinas, piezas
bastante resistentes, cilindros de motorsonde explosión, transmisiones, etc.
ACERO DURO
El porcentaje de carbono es de 0,55%.
Templa bien en agua y en aceite.
Aplicaciones: Ejes, transmisiones, tensores y piezas
regularmente cargadas y de espesores no muy elevados.
ACERO EXTRADURO
El porcentaje de carbono es de 0,8%.
Aplicaciones: cables,
cuerdas de piano, resortes, herramientas para trabajar materiales.
PRUEBAS
EN EL ACERO
ü Pruebas de dureza
·
Generalidades
La dureza se define ingenierilmente como la resistencia a la
penetración. Esta resistencia es la función de las propiedades mecánicas del
material, sobre todo de su límite elástico y, en menor grado, de su tendencia
al endurecimiento de trabajo, y del módulo de elasticidad. Si se tiene un
material de composición dada, y se conoce su historial, se puede relacionar el
límite elástico (para fines prácticos, el esfuerzo de cedencia) con la
resistencia a la tensión, la ductilidad y la tenacidad. Por tanto, las pruebas
de dureza pueden proporcionar datos de los que se pueden derivar muchas
propiedades mecánicas importantes. Y, puesto que las pruebas de dureza se
pueden llevar a cabo fácil y rápidamente, se usan ampliamente y se emplean para
controlar procesos, así como para inspeccionar y determinar la aceptación de
materiales y componentes.
Las pruebas de dureza comunes se basan en la aplicación lenta de una
carga fija a un muescador que se abre paso sobre la superficie lisa de la
muestra. Una vez que se quita la carga, se mide el área o bien la profundidad
de la penetración, lo cual indica la resistencia a la carga. A continuación se
analizan tres clases de pruebas.
·
Prueba de Brinell
La prueba de Brinell se basa en cargas mecánicas o hidráulicas hasta de
3,000 kg, que actúan a través de una bola de 10 mm de acero endurecido o de
carburo. A fin de compensar las variaciones en la respuesta de los materiales a
la aplicación de la carga, se debe especificar el tiempo que ésta se aplica.
Para materiales duros, tales como el acero, un período de carga de quince
segundos es el apropiado. Los metales y las aleaciones más blandos, por ejemplo
el bronce, requieren alrededor de treinta segundos; y el magnesio, aproximadamente
dos minutos. Después de quitar la carga, el diámetro de la impresión hecha por
la bola se mide en milímetros. El número de dureza de Brinell, cuya abreviatura
es BHN, es el cociente de la
carga P, dividido por el área Ade la
impresión:
En donde Des el diámetro de la bola y del de la
impresión.
En la práctica, el BHN
se lee directamente en una tabla en la que se enumeran valores diferentes de dpara
varios valores de P.
La prueba de Brinell produce una impresión grande en la superficie de
la pieza probada. Cuando no se pueda tolerar una impresión tan grande ( y a
menudo éste es el caso), la prueba es destructiva. No obstante la impresión
grande tiene la ventaja de que proporciona resultados más representativos que
los de una impresión pequeña, la cual sería más sensible a heterogeneidades
locales de suavidad y dureza. La magnitud de la impresión hace también que la
prueba sea menos sensible a la presencia de escamas y acabado áspero, que
cuando se efectúan pruebas a base de muescas pequeñas.
·
Pruebas de Rockwell
Las pruebas de Rockwell dependen de la medición de
la profundidad diferencial de una deformación permanente, producida por la
aplicación y la eliminación de cargas diferenciales. Se usan varias
combinaciones de penetrador y carga, para adaptar las distintas pruebas de
Rockwell a materiales de diversa dureza y espesor. Entre los penetradores se
incluyen diamantes de forma cónica, conocidos como Brale, y bolas de acero
duro, cuyos diámetros varían 1/16 a 1/2 pulgada. El diamante cónico tiene un
ángulo de abertura de 120° y un
radio de 0.2 mm, en la punta.
Las pruebas Rockwell estándar requieren que se emplee una carga ligera
de 10 kg, para asentar firmemente el penetrador en la superficie de la muestra;
esto se conoce como carga menor. Después de la aplicación de la carga menor, se
pone a cero el calibrador de profundidad y se aplica y se retira una carga
mayor, llamada carga principal. Mientras está; actuando todavía la carga
menor, se mide la profundidad de penetración permanente. El indicador de profundidad,
que sirve para medir la penetración, se calibra en forma tal que su lectura se
haga directamente en índices de dureza, en vez de pulgadas. Las cargas más
usuales para las pruebas Rockwell están dar son de 60, 100 y 150 Kg.
Las pruebas Rockwell superficiales se utilizan para medir la dureza de
muestras delgadas y de otras que sólo tienen una capa delgada de endurecimiento
superficial ( que se conoce como cápsula)
sobre una base blanda (llamada núcleo).
Los penetradores existentes para las pruebas superficiales son los mismos que
los que se emplean para las pruebas estándar. Las cargas para las pruebas
superficiales son mucho más ligeras que para pruebas estándar; la carga menor
es de 3 kg y la mayor de 15, 30 ó 45 kg.
La amplia gama de combinaciones de penetradores y cargas permite la
adaptación de la prueba Rockwell a una variedad igualmente amplia de materiales
de diversas durezas. El penetrador de diamante permite probar fácilmente los
aceros más duros, y las bolas grandes permiten probar materiales blandos e,
incluso, plásticos. En general, se considera que las pruebas de Rockwell no
son destructivas, ya que las cargas ligeras y los pequeños penetradores
producen impresiones diminutas; sin embargo, a causa de la pequeñez de las impresiones,
deben tomarse varias lecturas para obtener un resultado representativo. Además,
cuanto menores sean las impresiones tanto mayor debe ser el cuidado que se
tenga al preparar la superficie.
No obstante los
esfuerzos especiales necesarios para preparar la superficie, la prueba Rockwell
es más sencilla y se realiza con mayor rapidez que la de Brinell. Aunque la
superficie de la muestra debe ser plana, si se quieren obtener los resultados
óptimos, en las superficies no planas, la prueba de Rockwell da mejores resultados
que la de Brinell.
·
Pruebas con penetrador
piramidal
Es difícil la medición del diámetro de la impresión
hecha con la bola de Brinell. La ventaja de un penetrador piramidal sobre el de
bola, reside en la facilidad relativa con que se mide la diagonal de la
impresión. En la prueba de dureza de Vickers se utiliza como penetrador un
diamante tallado en forma de pirámide de base cuadrada invertida. Se aplican cargas ligeras por medio de un
sistema de pesas y palancas. La impresión de la prueba de Vickers se mide
utilizando un microscopio y es tan pequeña que se la puede considerar como una
medición semimicroscópica de dureza. En la prueba de dureza de Tukon se utiliza
una pirámide que produce impresiones largas, estrechas y en forma de diamante.
Este penetrador se llama penetrador o indentador de Knoop. La impresión larga
puede medirse con mayor precisión que las diagonales iguales y más cortas de
las impresiones cuadradas de Vickers(Fig 3.36). El penetrador de Knoop (Fig
3.37) se emplea para pruebas reales de microdureza.
Puede usarse para comparar la dureza de diferentes
fases en aleaciones de fases múltiples, para medir la dureza de granos
individuales y de varias porciones de un mismo grano. La dureza de Vickers se
calcula dividiendo la carga por el área proyectada de la impresión. En la
práctica, el índice de dureza se determina a partir de tablas de carga y
mediciones diagonales.
ü Resistencia a la compresión
Los
materiales pétreos y cerámicos son muy resistentes a la composición, en algunos
casos, más que el acero, como por ejemplo el vidrio.
Los
pilares de una vivienda deben ser resistentes a esfuerzos de compresión. El
acero es un material resistente a este esfuerzo pero es caro y pesado. El
hormigón resulta ser un material más débil, pero resulta más ligero y
económico.
ü Prueba
de tensión
Tomamos un pedazo
de varilla de una longitud de 60 cm, marcamos 2 puntos, midiendo por cada
extremo 20 cm, y los marcamos. Con la ayuda de un cincel.
Esta varilla la
llevamos a la prensay aremos la prueba de su límite elástico.Esta varilla la
colocamos en la prensa debe de estar bien colocada y sujetada.En el lector de
la maquina trae una aguja de color negro que cuando esta se detengapor un
momento y después se incorpore, entonces estaremos leyendo la carga máxima
Varilla asegurada
Entonces comenzamos a agregarle carga. La aguja se
detiene un instante y se recupera. La carga y es de: 21750 .
Ahora aremos la prueba del límite elástico, en la
cual la prensa, va estirando con fuerza a la varilla, llegando a un punto en el
que la varilla se quiebra por exceso de un estiramiento.
En el momento que la varilla se rompe la prensa
registra un peso de 3600 kgs.
Entonces:
LE: el límite elástico es de 4394 k. Y
CM: carga de esfuerzo máximo es de 7424 k.
El % de alargamiento =
Sustituyendo en la formula los valores de acuerdo a
los resultados obtenidos tenemos:
Lf=lectura final=234
LI=lectura inicial=200
ü Resistencia
al impacto
A continuación se presentara
un caso para cuando los aceros cuando se
ven solicitados a esfuerzos de tracción. Existen otros ensayos destructivos que
permiten evaluar la resistencia del material frente, por ejemplo, al impacto (o
resiliencia). El ensayo Charpy
permite calcular cuánta energía logra disipar una probeta al ser golpeada por
un pesado péndulo en caída libre (Figura
17). El ensayo entrega valores en Joules, y éstos pueden diferir
fuertemente a diferentes temperaturas. La Figura 18 permite evaluar la diferencia entre probetas antes y
después del ensayo.
Máquina para pruebas de impacto
Probetas de un ensayo de impacto
El ensayo de
impacto consiste en dejar caer un pesado péndulo, el cual a su paso golpea una
probeta que tiene forma paralepípeda ubicada en la base de la máquina.
La probeta posee
un entalle estándar para facilitar el inicio de la fisura; este entalle recibe
el nombre de V-Notch. Luego de golpear la probeta, el péndulo sigue su camino
alcanzando una cierta altura que depende de la cantidad de energía disipada al
golpear. Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en
cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse. Este
comportamiento es muy dependiente de la temperatura y la composición química,
esto obliga a realizar el ensayo con probetas a distinta temperatura, para
evaluar la existencia de una "temperatura de transición
dúctil-frágil". Este ensayo se lleva a un gráfico como el mostrado en la Figura 19 en donde se puede apreciar
un fuerte cambio en la energía disipada para algunos aceros de bajo carbono.
Mientras que el níquel no muestra una variación notable.
Resultados de pruebas de impacto para varias aleaciones, medidos a través de un intervalo de temperatura
Vídeos
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