Evaluación de Materiales: Métodos de Ensayo y Maquinabilidad

Ensayo de Dureza Brinell

Consiste en ejercer una presión (F=3000 Kg.) sobre una bola de acero (D=10 mm.) colocada sobre la pieza a ensayar. Una vez concluida la penetración, se comprueba la huella, la cual tendrá un diámetro d, que será tanto mayor cuanto menos duro sea el material.

Ensayo de Dureza Rockwell

Consiste en ejercer una carga inicial de 10 Kg. sobre un cono de diamante tallado a 120º y con un vértice ligeramente redondeado. Seguidamente, se pasa la carga a 150 Kg. de fuerza, con lo cual aumentará la altura de penetración. Se vuelve otra vez a los 10 Kg. de fuerza, con lo cual, tendrá otra nueva altura. La diferencia de alturas 1ª y 3ª, nos determina la dureza del material.

Ensayo de Flexión

Este tipo de ensayo es complementario al de tracción. Se realiza con probetas de sección circular o rectangular, apoyadas libremente en sus extremos, en dos soportes de rodillos, cuya distancia puede variarse. En el punto medio actúa la carga, progresivamente creciente, midiéndose posteriormente la flecha (lo que baja).

Ensayo de Resiliencia o Choque

Consiste en romper una probeta del material a ensayar por medio de un golpe seco. El trabajo necesario de rotura será tanto menor cuanto más frágil sea el material ensayado. Dicha fragilidad se conoce midiendo la resiliencia, o sea, resistencia al choque. El ensayo se lleva a cabo por medio de un péndulo, denominado péndulo de Charpy, en el cual una masa pendular M cae a una altura H, alcanzando una altura h después del choque.

Ensayos No Científicos o Cualitativos

Son ensayos que no son científicos, pero permiten obtener con rapidez un juicio aproximado sobre algún factor característico del material. Dentro de estos ensayos están:

Ensayo de Chispa

Se utiliza en los talleres para ver la composición de un acero, pasando el mismo por una muela y viendo el haz de chispas, así como su forma y color.

Ensayo de Fractura

Da idea del estado del material, produciendo una fractura y examinándola con lupa.

En Planchas

• Ensayo de plegado
• Ensayo doble plegado
• Ensayo doblado alternativo
• Ensayo de recuperación elástica
• Ensayo de embutición

En Tubos

• Ensayo de doblado
• Ensayo de plegado
• Ensayo ensanchamiento
• Ensayo rebordeamiento
• Ensayo presión interior

En Varillas, Alambres y Perfiles

• Ensayo de forjado
• Ensayo de desgaste

El CENIM (centro nacional de investigaciones metalúrgicas), divide los productos metalúrgicos en clases:

• F Aleaciones férreas
• L Aleaciones ligeras
• C Aleaciones de cobre
• V Aleaciones varias
• S Productos sinterizados

Maquinabilidad de los Materiales

Probablemente una traducción más adecuada sería la de "mecanizabilidad". Los enfoques que puedan darse al término "aptitud del material" pueden resultar muy diversos. Por todo ello, resulta complicado establecer un valor que cuantifique la maquinabilidad, debiendo buscarse en cada caso aquel que mejor se ajuste a los requerimientos exigidos al proceso. Pueden enumerarse una serie de factores ligados al material de la pieza que inciden directamente sobre la maquinabilidad. Entre estos pueden mencionarse:

• La composición química del material de la pieza condiciona una gran parte de las propiedades mecánicas, que influyen en la maquinabilidad. Así, la maquinabilidad de un metal puro o de una aleación con base ese mismo metal, puede sufrir grandes variaciones incluso para pequeños porcentajes de elementos aleantes.
• La estructura del material implica que, materiales con la misma composición química, pueden presentar diferentes comportamientos desde el punto de vista de la maquinabilidad. El tamaño y orientación del grano, la forma y distribución de los elementos aleados, los estados tensionales originados.
• El comportamiento térmico puede ser contemplado desde 2 puntos de vista. El primero de ellos se establece a partir de la conductividad térmica del material que facilitará o dificultará la eliminación de calor de la zona de deformación. El segundo punto de vista tiene que ver con las modificaciones que un incremento de temperatura puede producir en las propiedades mecánicas o incluso en la composición química o la estructura del material.

Materiales para Herramientas de Corte

La elección de uno u otro tipo depende fundamentalmente de las propiedades mecánicas del material a mecanizar y de los requerimientos del proceso a realizar. Se requiere una elevada dureza y una elevada resistencia al desgaste que permitan la eliminación continua de material. Resulta esencial que estas propiedades se mantengan en caliente debido al incremento de temperatura producido en la zona de corte como consecuencia del rozamiento entre la pieza y la herramienta. Este hecho descarta el uso de materiales tales como los aceros al carbono, al no mantener unas propiedades de dureza aceptables en caliente. Como materiales más usuales de la parte activa de la herramienta pueden considerarse los siguientes grupos:

Los aceros rápidos

Denominados así por permitir altas velocidades de mecanizado en relación a otros aceros, están constituidos por un grupo de aceros con un contenido en carbono entre el 0,7% y el 0,9% y una serie de elementos de aleación tales como cobalto, wolframio, cromo, molibdeno y vanadio, que les confieren sus propiedades de dureza y resistencia al desgaste en frío y en caliente.

Los carburos metálicos

También denominados metales duros, están constituidos por carburos de wolframio con adición de cobalto, carburos de titanio y carburos de tántalo. Presentan unos valores elevados de dureza y resistencia al desgaste en comparación con los materiales previamente mencionados.

Los materiales cerámicos

Presentan una elevada dureza así como una gran fragilidad, hecho este que limita en gran medida su campo de aplicación.

Los materiales diamantados

Emplean diamante en polvo y aglutinante como elementos básicos. Presentan la máxima dureza frente a los restantes materiales, aunque poseen una gran fragilidad y un elevado coste como principales inconvenientes.