Metodologías y Tipos de Ensayos para la Caracterización de Materiales Industriales

Introducción a los Ensayos de Materiales

Los ensayos de materiales son fundamentales para determinar la aptitud y el comportamiento de los componentes en la industria. Se clasifican según el tipo de propiedad que se desea medir:

a. Ensayos de Conformación

Permiten conocer la aptitud de los materiales para ser moldeados o deformados.

b. Características del Material

• Químicas: Para conocer la constitución de los metales.
• Estructurales: Se determina el tipo de estructura del material.
• Térmicas: Para saber el punto de fusión o puntos críticos.

c. Ensayos Mecánicos

Son ensayos destructivos que permiten determinar las propiedades mecánicas de los materiales. Se dividen en dos tipos principales: dinámicos y estáticos.

Ensayos Metalográficos

Con estos ensayos se consigue observar grietas, tamaño del grano, forma, etc. El procedimiento consta de varias etapas:

1. Toma de Muestras

Es la primera prueba que se realiza. Se elige la zona de la pieza que más información pueda proporcionar.

2. Desbaste

Preparación conveniente de las superficies cortadas para reducir las irregularidades superficiales.

3. Pulido

Se pretende dar un perfecto acabado a la superficie de la pieza, eliminando las irregularidades que deja el lijado.

4. Ataque Micrográfico

Los objetivos de esta fase son:

• Atacar las impurezas que rodean al grano.
• Atacar la superficie del grano para que cambie su aspecto.
• Atacar a los constituyentes para cambiar su aspecto o color.

Ensayos de Propiedades Mecánicas Estáticas

Dureza

A la Penetración

Consisten en hacer una huella con un penetrador en la superficie del metal bajo la acción de una carga externa y medir la profundidad y el área resultante.

Métodos de Penetración Específicos

• Brinell: Se comprime una bola de acero templado extraduro sobre un material durante un tiempo determinado. La medida del área de la huella determina su dureza.
• Rockwell: Se realiza en tres fases:
  1. Se aplica la carga previa y se pone a cero (0) el durómetro.
  2. Se aplica una carga adicional (durante 10 segundos).
  3. Se retira la carga adicional, dejando únicamente la carga previa.
• Vickers: Deriva del Brinell, pero utiliza un cuerpo penetrante piramidal.

De Tracción

Consiste en someter una muestra a un esfuerzo axial de tracción creciente en la dirección de su eje hasta romperla.

De Compresión

Se trata de comprobar la carga de compresión que soporta una probeta antes de su rotura (aparición de grietas).

De Flexión

Se verifica el alargamiento de la probeta antes de la rotura (fisuras) o las tensiones por el límite elástico.

De Torsión

Se determina el comportamiento de un material ante dos esfuerzos de la misma intensidad y sentido contrario.

Ensayos de Propiedades Mecánicas Dinámicas

De Fatiga

Por Voladizo

Consiste en sujetar firmemente un extremo de la muestra mientras el otro se mueve arriba y abajo mediante una leva.

Por Probeta Giratoria

Se hace girar una probeta mientras se aplica una carga.

De Resistencia al Choque

Mediante Péndulo (Charpy o Izod)

Se levanta el péndulo a una altura determinada y se suelta. Se toma lectura de la energía de la rotura.

Mediante Caída

Se deja caer un peso desde una altura X sobre una probeta.

Ensayos de Conformación

Plegado

• Simple: Colocar la muestra sobre dos puntos fijos y ejercer una presión.
• Doble: Dos plegados sucesivos en direcciones perpendiculares.
• Alternativo: Doblar el material a 90 grados a los dos lados hasta que rompa.

Embutición

Se mide el avance del punzón que toca la chapa hasta que esta se rompe.

Forja

• Estirado: Aumentar la longitud o anchura a base de martillazos.
• Recalcado: Someter probetas cilíndricas a la temperatura de forja, mediante golpes de martillo hasta que aparezcan grietas.
• Punzonado: Se perfora una muestra previamente calentada con un punzón.