Assaig de tracció: Anàlisi i fonaments

Assaig de tracció

un dels assajos destructius més importants és el de tracció, ja que aporta gran informació sobre la resistència dels materials, podent utilitzar dades tant per al disseny de noves estructures o objectes, com per a la comprovació de peces ja fetes.

Anàlisi del desenvolupament en l'assaig de tracció

si partim d'una proveta cilíndrica de secció inicial S0 a la qual se li aplica una força de tracció F, aquest material estarà sotmès a certes perpendicularitats:

1. soportar una tensió normal unitària de l'esforç que suporti en una secció perpendicular a l'eix i direcció de la proveta.
2. aquesta proveta també pateix deformacions generades per la tensió anterior. Hi haurà un increment de longitud que estarà acompanyat d'una disminució de la secció.

Elasticitat i plasticitat

Elasticitat: podem definir elasticitat com la propietat general dels cossos sòlids, en virtut de la qual recobren més o menys completament la seva extensió i forma, tan aviat com cessa l'acció de la força que els deformava. Plasticitat: entenem per plasticitat d'un material un canvi d'extensió i forma que adquireix caràcter permanent i irreversible, tot i que cessa l'acció de la força que el generava.

Diagrama de tracció

estarà representat mitjançant dos eixos. En el d'ordenades s'indicarà les tensions (sigma) i en el de les abcisses els allargaments unitaris. Podem dir que en aplicar força sobre els materials tots es comporten, en major o menor proporció, de forma elàstica per passar seguidament a un estat plàstic que genera deformacions permanents.

A) Zona elàstica:

partint de l'origen de coordenades neix una línia recta O-A, inclinada un determinat angle (alfa) que indica la zona de proporcionalitat, ja que al tractar-se d'una línia recta, les deformacions partides per la proveta són proporcionals als esforços sotmesos. Aquesta definició rep el nom de llei de Hooke. Si volem expressar aquesta relació lineal mitjançant una equació, direm que (sigma=Ee) on a la constant E se li denomina mòdul de Young, pretén representar la tensió unitària que cal aplicar a una proveta de secció unitària per aconseguir que dupliqui la seva longitud.

B) Zona plàstica:

a partir del punt B apareix una zona en la qual la proveta incrementa la seva longitud sense pràcticament aplicar cap esforç. Aquesta zona es coneix amb el nom de fluència, ja que el material flueix de forma natural incrementant la seva longitud. En aquesta fase no tots els materials reaccionen igual, per això:

• Límit elàstic aparent: és la tensió que suporta la proveta en la transició entre la zona elàstica i plàstica.
• Límit elàstic pràctic: és la tensió que, després de ser aplicada, genera una deformació permanent del 0,2% de la seva longitud inicial. Aquest valor és molt important, ja que qualsevol objecte mai podrà superar-lo per treballar en condicions de seguretat. De fet, no podrà ni aproximar-se a aquest valor. La tensió de treball serà igual a tensió elàstica dividit pel coeficient de seguretat, que dependrà de la responsabilitat de la peça i del treball a fer, tenint en compte que el seu valor serà superior a 1.

Tenacitat del material: És l'energia que pot absorbir un material fins a trencar-se. Aquesta energia aplicada a la proveta es transforma en energia de deformació i finalment emprada en la ruptura. Si parlem d'aquest concepte per unitat de volum de material, ens referim al mòdul de tenacitat. S'ha de calcular el valor de l'àrea compresa entre el gràfic de tracció i l'eix d'abcisses. Particularitats de l'assaig de tracció: les dimensions de les provetes seran semblants i la temperatura a la qual es realitza l'assaig, juntament amb la velocitat d'aplicació de les càrregues, seran paràmetres controlats. Forma secció mostres: làmines, planxes, plaques, fils, seccions. Marcatge de la longitud de calibració inicial: sobre la longitud paral·lela de la proveta es realitzaran dues fines marques a cada extrem, de manera que delimitin clarament la longitud de calibració inicial "l0". La finalitat de les marques serà determinar les deformacions que la proveta pateix durant el procés de tracció. Mètode de fixació de la proveta: es pot realitzar per: casquets d'amarratge, fixacions roscades, mordasses, aquests elements s'adaptaran convenientment als extrems de les provetes.

Fonaments de l'assaig: la norma que defineix l'assaig per flexió per xoc és la EN10045-1, aquesta prova es fonamenta en trencar una proveta entallada d'un sol cop. Per crear la força necessària s'utilitza un dispositiu anomenat pendol de Charpy, que consta d'una massa pendular "P" anclada a l'extrem d'un braç de longitud "L" que és capaç d'oscil·lar lliurement. Des d'una altura "H" i amb un angle "alfa" es deixa caure lliurement, impactarà amb la proveta recolzada en els seus extrems per la part contrària a l'entall, per després de trencar-la seguir el seu camí fins a una alçada "h" i un angle "beta" d'arribada que serà marcat per un dispositiu adequat. Aquest pot ser una agulla rosegada per la qual gira solidària al pendol. El resultat obtingut es coneix com a resiliència, la qual es pot definir com la resistència a la tracció per xoc. És important la constitució dels suports on reposarà la proveta ja que la distància entre ells serà de 40mm, presentarà uns radis de 1mm i un angle de sortida de 11º. El fil de la fulla posarà un angle de 30º i un arrodoniment de 2mm, l'amplada màxima de la fulla serà de 18mm i la velocitat d'impacte entre fulla i proveta estarà entre els 5 i 5,5 m/s. Provetes: segons EN10045-1 són paral·lelepípeds amb 5mm de longitud i una secció quadrada de 10mm. En el centre presentarà una entalladura que caracteritza la proveta. Hi ha dos tipus: 1: entalladura en "V" amb un angle de 45º i una profunditat de 2mm, al fons de l'entalladura presentarà un radi de 0,25mm. 2: entalladura en "U" que té una profunditat de 5mm i el radi del fons de l'entalladura és de 1mm. Particularitats de l'assaig sobre provetes Charpy: la proveta es situa entre els reosos, ben centrada, de forma que el pla de simetria de l'entalladura coincideixi amb els dels reosos. Es permet un error màxim de 0,5mm. L'entalladura es disposarà en la cara oposada a l'aplicació de la càrrega. La temperatura serà de 23ºC +/- 5ºC a no ser que s'especifiqui altres temperatures. L'assaig serà vàlid quan la proveta es trenqui en dues meitats o quedi totalment doblegada en forma de bisagra. Si el pendol no és capaç de trencar la proveta, no serà possible determinar la resiliència del material, s'utilitzarà la màxima de la màquina o una altra major. Factors que intervenen en la determinació de la resiliència: temperatura, velocitat de l'impacte i forma i dimensions de l'entalladura.

El terme resiliència ha sigut aplicat al camp de la psicologia, entenent-la com la capacitat de les persones per afrontar tragèdies o situacions doloroses al llarg de la vida. Quan una persona és capaç d'afrontar amb relativa facilitat situacions emocionalment complicades, es diu que té una gran resiliència. - Cal destacar que fer aquests tipus d'assajos és molt perillosos, s'ha d'anar sempre amb compte i vigilar i aprofitar sobretot al màxim la seguretat que ens ofereix la màquina a utilitzar.