Comportamiento Mecánico de Materiales: Deformación, Fallas y Pruebas No Destructivas

Comportamiento Mecánico de Materiales: Deformación y Fallas

Comportamiento en el Ensayo de Tracción

Al someter un material a un esfuerzo de tracción, se observan diferentes zonas de comportamiento:

• Zona AB: La deformación o ensanchamiento es permanente debido a la fuerza aplicada.
• Zona BC: El aplastamiento continúa aumentando la carga. Si el material es frágil, se forman grietas o roturas. Si el material es dúctil, se produce un aplastamiento sin roturas.

Tipos de Deformación

Además de la tracción, existen otros modos de aplicar esfuerzo:

3) Flexión

Es el fenómeno que ocurre cuando al doblar el material, este no vuelve a su estado inicial (si se refiere a deformación plástica) o sí lo hace (si se mantiene en el rango elástico).

4) Ensayo de Torsión

Una pieza está sometida a torsión cuando actúa sobre ella un sistema de fuerzas en una sección perpendicular a su eje longitudinal.

Fallas Mecánicas Comunes

1) Fatiga de un Material

Es la falla por fractura de un material cuando se aplican esfuerzos que cambian con el tiempo. Bajo condiciones estáticas, los esfuerzos aplicados no harían que el material falle.

La fatiga se desarrolla en tres etapas:

1. Se genera una grieta muy pequeña en el material.
2. La grieta crece una cantidad pequeña cada vez que se aplica un esfuerzo.
3. Cuando la grieta es demasiado grande, la pieza se fractura súbitamente.

Tipos de Fractura

• Fractura Dúctil: Se produce una importante deformación plástica en la zona de rotura.
• Fractura Frágil: El material se separa sin que se produzca deformación plástica.

Observaciones sobre la Fractura

• Fractura de un material dúctil: El cuello de la probeta es casi un punto.
• Fractura dúctil moderada: Ocurre después de la formación del cuello.
• Fractura frágil: Se presenta sin ninguna deformación plástica previa.

2) Pandeo

Fallo por inestabilidad o pandeo que puede tener lugar en el caso de elementos estructurales esbeltos sometidos a compresión.

Fluencia

Los elementos sometidos a altas temperaturas, como calderas, turbinas y reactores, experimentan deformaciones plásticas importantes.

Ensayos No Destructivos (END)

Estos métodos se utilizan para detectar posibles irregularidades en la masa del material sin alterarlo.

1) Ensayos Magnéticos y Eléctricos

Se basan en la propiedad de que un material es imantado con un campo homogéneo. Las líneas de flujo magnético son desviadas por las perturbaciones que pueda tener el material en su interior.

2) Ensayos con Líquidos Penetrantes

Se basa en la propiedad penetrante de algunos líquidos que son capaces de introducirse en los posibles defectos superficiales de las piezas.

3) Ensayos con Rayos X y Gamma

Son muy similares a los usados en medicina.

4) Ensayo con Ultrasonidos

Son ondas vibratorias similares a las del sonido de alta frecuencia.

Fallas por Corrosión

El material sufre un ataque por parte del medio ambiente a través de una reacción química. No existen los materiales perfectos; todos los materiales son degradables.

Ejemplos de materiales susceptibles:

• Cerámicos
• Hormigones
• Polímeros
• Metales