Ensayos Mecánicos de Materiales y Propiedades de Metales: Cobre y Aleaciones Ferrosas

Práctica 4: Ensayos de Materiales

Probetas para Ensayo

• Se utilizan 3 probetas de idéntico curado.
• Su esbeltez debe estar entre 2 y 4.
• El diámetro (d) debe ser mayor que 3 veces el tamaño máximo del árido.
• Nota: Si no cumplen estas condiciones, debe indicarse explícitamente.

Determinación del Módulo Elástico

• Escalón inferior de carga: 0,5 MPa.
• Rampa de carga: 0,5 ± 0,2 MPa/s.
• Cada nivel de carga se mantiene al menos 60 segundos.
• Se verifica la estabilidad de las lecturas de acortamiento longitudinal y expansión transversal al menos 3 veces.
• Criterio de estabilidad: La desviación de cualquier lectura respecto al promedio debe ser inferior al 20%.
• Consideración: Si la resistencia al incremento para rotura es inferior al 80%, debe especificarse.

Resistencia a Flexotracción

• La rotura debe producirse en el tercio central de la probeta.
• Se utilizan rodillos con dos ejes.
• El diámetro (d) de la probeta debe ser mayor que 4 veces el tamaño máximo del árido.
• La tensión se incrementa entre 0,04 y 0,06 MPa/s.

Práctica 5: Medición de Deformaciones y Propiedades Mecánicas

Longitud de Calibración y Medición

• La longitud de calibración (L₀) debe ser mayor que 20 mm.
• El factor k se calcula como k = L₀ / √S₀.
• Por defecto, k = 5,65, pero puede ser 11,3 si es necesario.
• La longitud efectiva (L_e) debe ser aproximadamente L₀ y al menos la mitad de este valor.
• Procedimiento para fracturas cercanas a la marca de calibración:

  Si la distancia de la fractura a la marca de calibración extrema de la porción más corta (X) es menor que L₀/3, entonces:

  1. Se determina la subdivisión (Y) sobre la porción más larga de la probeta, cuya distancia a la fractura se aproxima más a la de 'X'.
  2. Sea 'n' el número de subdivisiones entre X e Y.
  3. Cálculo del incremento de longitud:
     • Si (N-n) es impar: INCR. L = promedio de marcas.
     • Si (N-n) es par: INCR. L = XY + YZ - L₀.

Elongación Remanente bajo Carga Máxima

Se establece una nueva longitud calibrada, alejada de la fractura 5 veces el diámetro y 2,5 veces la distancia de los amarres.

Fluencia de Materiales

La fluencia es la deformación creciente con el tiempo de un elemento sometido a una carga constante.

Relajación de Materiales

La relajación es la disminución con el tiempo de la carga aplicada sobre un elemento cuando este está sometido a deformación constante.

Propiedades del Cobre (Cu)

• Color: Rojizo característico.
• Propiedades Mecánicas y Plásticas:
  • Resistencia: Aproximadamente 200 N/mm².
  • Muy dúctil y maleable, lo que permite la fabricación de hilos de diámetro muy fino.
• Durabilidad: Resistente a la corrosión atmosférica y al agua (H₂O).
• Conductividad: Alta conductividad térmica y eléctrica.
• Soldabilidad: Fácilmente soldable.

Aleaciones de Cobre

Latón (Cobre + Zinc)

• Composición: Cobre (Cu) + Zinc (Zn), con un contenido de Zn entre 20% y 60%.
• Propiedades:
  • Mejora la resistencia a la tracción (hasta 350 N/mm²).
  • Mantiene una buena resistencia a la corrosión.
  • Adquiere un color dorado.

Bronce (Cobre + Estaño)

• Composición: Cobre (Cu) + Estaño (Sn), con un contenido de Sn entre 13% y 20%.
• Propiedades:
  • Alta resistencia a la compresión (hasta 1000 N/mm²).
  • Mantiene la resistencia a la corrosión, incluso en ambientes marinos.
  • Muy duro.

Aplicaciones del Cobre

• Tuberías de abastecimiento.
• Sistemas de calefacción.
• Cables eléctricos.
• Componentes electrónicos.
• Monedas y ornamentos.

Fases y Propiedades de Aleaciones Ferrosas

A continuación, se presentan las propiedades típicas de algunas fases comunes en aleaciones ferrosas: