Fundamentos de Ensayos de Materiales y Control de Calidad Industrial

Descripción de Ensayos de Dureza

Descripción del Ensayo de Dureza Rockwell

El ensayo comienza con la colocación del **penetrador** sobre la pieza y la aplicación de una **precarga**. Esta precarga genera una **huella inicial** que sirve como punto de referencia. Posteriormente, se aplica una **carga principal** que provoca el descenso del penetrador hasta alcanzar la **máxima profundidad de la huella**. Finalmente, se retira la carga principal, manteniendo la precarga, y se procede a la lectura de la profundidad. La **diferencia entre la profundidad inicial** (con precarga) y la **profundidad final** (también con precarga) es el valor que se toma como la **profundidad de huella permanente**, que es directamente proporcional al valor de dureza Rockwell.

Descripción de los Ensayos de Dureza Brinell y Vickers

El **ensayo Brinell** consiste en comprimir una **bola de metal duro** sobre la superficie del material a estudiar. Esta acción genera una **huella esférica**. La dureza del material se determina midiendo el **diámetro** y la **profundidad** de esta huella.

El **método Vickers** sigue un principio similar, pero utiliza un **penetrador de diamante** con forma de **pirámide cuadrangular** con un ángulo de **136° entre caras opuestas**.

Interpretación de Designaciones de Dureza

• 60 HR B: Valor de dureza **60** en la escala **Rockwell B (HRB)**, que utiliza un penetrador de **bola de metal duro**.
• 400 HV 30/20: Valor de dureza **400** en la escala **Vickers (HV)**, aplicando una carga de **30 kilopondios (kp)** durante **20 segundos**.
• 400 HBW 2.5 / 187.5 / 20: Valor de dureza **400** en la escala **Brinell (HBW)**, utilizando una **bola de carburo de tungsteno (W)** de **2.5 mm de diámetro**, con una carga de **187.5 kilopondios (kp)** y un tiempo de aplicación de **20 segundos**.

Conceptos Fundamentales en Mecánica de Materiales

¿Cómo se Calcula la Tensión Admisible con un Coeficiente de Seguridad?

Si el **coeficiente de seguridad (n)** es igual a **2**, la **tensión admisible (σ_adm)** se calcula dividiendo la **tensión elástica (σ_e)** del material entre dicho coeficiente (n). Es decir, **σ_adm = σ_e / n**. En este caso, **σ_adm = σ_e / 2**. Es importante destacar que el valor de 'n' depende del tipo de trabajo o aplicación a desarrollar y siempre debe ser **superior a 1**.

Cálculo de la Resiliencia en el Ensayo Charpy

El valor de la **resiliencia** de un material, en el contexto del **ensayo Charpy**, se calcula dividiendo la **energía consumida** para fracturar la probeta (expresada en **julios, J**) entre la **sección transversal de rotura** de la probeta (expresada en **metros cuadrados, m²**).

Interpretación de la Deformación en el Ensayo Charpy: Ductilidad y Fragilidad

Si en un ensayo Charpy la probeta se fractura con una **gran deformación plástica**, la conclusión es que el material ensayado es **muy dúctil**. Esto indica que posee una elevada **capacidad de absorber energía** antes de la fractura, lo que se traduce en una mayor resistencia al impacto y a la propagación de grietas.

La Fibra Neutra en Probetas Sometidas a Flexión

La **fibra neutra** es una **capa longitudinal** dentro de una probeta o elemento estructural sometido a **flexión**. Se localiza en el **centro de gravedad** de la sección transversal. La característica principal de la fibra neutra es que **no experimenta ni estiramiento ni compresión** durante el ensayo de flexión. A medida que uno se aleja de esta fibra, ya sea hacia la superficie superior (compresión) o inferior (tracción), las **tensiones aumentan** progresivamente.

Ensayo de Fatiga: Relación Tensión-Ciclos y Límite de Fatiga

En el **ensayo de fatiga**, los materiales son sometidos a **tensiones cíclicas** que son **inferiores a su carga de rotura estática**. El objetivo es determinar cuántos **ciclos de carga** puede soportar el material antes de fallar. Existe una relación inversa: **cuanto mayor sea la tensión aplicada, menor será el número de ciclos** que el material podrá soportar antes de la fractura.

El **límite de fatiga** (o resistencia a la fatiga) se define como la **tensión máxima** que un material puede soportar durante un **número infinito de ciclos de carga** sin que se produzca la fractura por fatiga. Este concepto es crucial para el diseño de componentes que operan bajo cargas repetitivas.

Ensayos No Destructivos (END)

Pasos para la Aplicación de Líquidos Penetrantes

1. Limpieza inicial de la superficie.
2. Aplicación del **líquido penetrante**.
3. Eliminación del exceso de líquido penetrante.
4. Aplicación del **líquido revelador**.
5. Inspección de la pieza y evaluación de indicaciones.
6. Limpieza final de la pieza.

Reconocimiento de Defectos en el Ensayo de Partículas Magnéticas

En el **ensayo de partículas magnéticas**, al aplicar **polvo ferromagnético** sobre una pieza magnetizada, este se distribuye siguiendo las **líneas de fuerza del campo magnético**. Si estas líneas son **uniformes y continuas**, indica que no existen defectos superficiales o subsuperficiales significativos. Sin embargo, si hay un **defecto** (como una grieta, poro o inclusión), este interrumpe el flujo magnético, creando un **campo de fuga**. El polvo de hierro se **concentra y acumula** en estas zonas de fuga, formando una **indicación visible** que revela la presencia y la forma del defecto. Los defectos actúan como pequeños **imanes** que atraen las partículas.