Evaluación de Propiedades Mecánicas: Ensayos Destructivos en Metales

Introducción a los Ensayos Destructivos

En los ensayos destructivos se estudian las propiedades mecánicas de los metales. Estas propiedades son las que definen el comportamiento de los metales frente a determinadas acciones exteriores.

Entre las propiedades clave se encuentran:

• Dificultad a ser rayados (Dureza)
• Dificultad a ser estirados (Resistencia a la tracción)
• Capacidad de deformarse (Plasticidad)
• Resistencia a romperse (Tenacidad, Resistencia a la fractura)
• Resistencia a ser comprimidos (Resistencia a la compresión)
• Resistencia al choque (Resiliencia)

Clasificación de los Ensayos Destructivos

Los ensayos destructivos se pueden clasificar en:

• Estáticos: Simulan el comportamiento del material a bajas velocidades de aplicación de cargas. Ejemplos: tracción, compresión, fluencia, fractura, dureza.
• Dinámicos: Modelizan el comportamiento frente a cargas variables en el tiempo. Ejemplos: fatiga, resiliencia.

Ensayo de Dureza

El ensayo de dureza se realiza por los siguientes métodos:

1. Por la resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados por otros más duros.
2. Por la resistencia que oponen los cuerpos a dejarse penetrar por otros más duros.
3. Por la reacción elástica de los cuerpos que se ensayan al dejar caer sobre los mismos un metal duro.

Escalas y Métodos Específicos de Dureza

Escala de Mohs

La Escala de Mohs clasifica la dureza de los minerales por su capacidad de rayado:

1. Talco
2. Yeso
3. Calcita
4. Fluorita
5. Apatita
6. Ortosa
7. Cuarzo
8. Topacio
9. Corindón
10. Diamante

Ensayo de Dureza con Lima

• Basado en la resistencia al rayado.
• Se emplea una lima fina, se aplica contra la pieza comprobando si arranca viruta o se desliza fácilmente.
• Es un método imperfecto que da una idea relativa de la dureza.
• Para juzgar el ensayo con lima se requiere cierta experiencia.
• Útil para comprobar la dureza en sitios poco accesibles.

Ensayo de Dureza Brinell

Consiste en comprimir una bola de acero duro de diámetro D sobre la superficie del material a ensayar durante un tiempo determinado.

Ensayo de Dureza Vickers

El penetrador es una pirámide regular de base cuadrada de diamante cuyas caras laterales forman un ángulo de 136º.

Ensayo de Dureza Rockwell

Utiliza diferentes penetradores según el material:

• Para materiales blandos: una bola (HRB).
• Para materiales duros: un cono de diamante de 120º (HRC).

La dureza no se expresa directamente en unidades de penetración, sino por el valor de la diferencia respecto a un número de referencia.

Ensayo de Dureza Shore

Es un procedimiento dinámico para medir la dureza por rebote. Consiste en determinar la altura que alcanza un martillo al dejarlo caer desde una altura de 254 mm después de golpear el material a ensayar.

Ensayo de Tracción

Su objetivo es definir la resistencia elástica, la resistencia última y la plasticidad del material cuando se somete a fuerzas axiales.

Procedimiento de Ensayo o Etapas

1. Elaborar las probetas según la norma.
2. Marcar las partes cilíndricas con dos granetazos separados por una longitud inicial (L₀).
3. Montar la probeta en la máquina y aumentar la carga poco a poco hasta la rotura, registrando en cada momento la carga y el alargamiento.
4. Juntar las dos medias probetas y medir la longitud que existe entre los dos granetazos y la sección de rotura.

Dimensiones de las Probetas

• Para materiales metálicos, es un cilindro cuya altura es igual al diámetro.
• Para medidas precisas, se usan probetas con forma de cilindro rectangular, cuya altura es de 2,5 a 3 veces el diámetro.

Ensayo de Compresión

Estudia el comportamiento de un material sometido a un esfuerzo de compresión progresivamente creciente, con una máquina apropiada hasta conseguir la rotura o el aplastamiento, según la clase de material.

Este ensayo se emplea mucho menos que el de tracción y muy poco en fabricación mecánica. Además, suministra menos información que el de tracción.

Ensayo de Resiliencia

Permite evaluar la resistencia del material frente al impacto. Para realizar el ensayo se emplea el péndulo Charpy. Este ensayo consiste en romper de un golpe, con la ayuda de un péndulo cuyo martillo se mueve en trayectoria circular, una probeta de dimensiones normalizadas con una entalladura para facilitar la rotura. La energía consumida en la rotura se denomina resiliencia.

Proceso Operativo del Ensayo Charpy

• Colocar la probeta.
• Fijar el péndulo en posición inicial.
• Liberar el péndulo.
• Registrar la energía absorbida.