Materiales Sustancias Propiedades -Fabricación de
Estructuras -Maquinarias -Otros productos -Químicas
-Físicas -Mecánicas -Estáticas y
Económicas -Fabricación Estructura interna
*Comportamiento *Utilidad
Propiedades Mecánicas Comportamiento bajo fuerzas
exteriores aplicadas *Fuerzas de Tensión
*Compresión *Cíclicas o Fatiga *Fuerzas a altas
temperaturas Cantidades: Esfuerzo y/o Deformación Son:
*Resistencia *Rigidez *Elasticidad *Plasticidad *Capacidad
Enérgica
Esfuerzo Intensidad de las fuerzas componentes internas
distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo
Esfuerzo = Fuerza / Unid. De Área Tipos básicos:
*Tensivo *Compresivo *Corte Deformación Cambio de forma de
un cuerpo, provocado por el esfuerzo, cambio térmico, de
humedad, etc. Esfuerzo – Deformación Cambio lineal
Se mide un Unidades de Longitud Torsión Ángulo de
Deformación
Ejemplos: Fórmula deformación: ? = e / L [m /m]
donde, ? : es la deformación unitaria e : es la
deformación (? l) L : es la longitud del elemento a)
Representación esquemática de como una carga de
tracción produce un alargamiento. b) Deformación
por compresión c) Deformación por esfuerzo cortante
d) Deformación debida a esfuerzos de torsión Nota:
Las líneas ocultas representan el cuerpo antes de la
deformación. Se lo expresa en (%)
Deformación Elástica y Plástica Capacidad de
deformarse NO permanentemente Elasticidad Número de
deformaciones limitadas Al retirar el esfuerzo vuelve a sus
dimensiones originales Plasticidad Átomos no recuperan su
posición original Se usa para indicar la capacidad de
deformación elástica o plástica sin que
ocurra la ruptura Medida cuantitativa
Ensayos de Materiales Aportar información acerca de la
calidad de un producto, o de control Recabar información
nueva o mejorar acerca de materiales conocidos o desarrollar
nuevos materiales Obtener medidas exactas de las propiedades
fundamentales Arribar a un nuevo entendimiento de los materiales
conocidos Descubrir las propiedades de materiales nuevos Elaborar
normas de calidad o procedimientos de ensayos
significativos
Tipos de Ensayos Mecánicos Forma en que la carga es
inducida Condición del material o probeta al momento del
ensayo Condición de los alrededores en el momento del
ensayo (condición ambiente)
Factores involucrados en el modo en que la carga es aplicada
Esfuerzo inducido Velocidad en que se aplica la carga
Número de veces en que se aplica la carga Tipos primarios
de cargas *Estático *Dinámico *Larga
Duración Mayor número de ensayos realizados con una
misma carga *Tensión *Compresión *Corte directo
*Torsión *Flexión
Tensión (s) Elongación y deformación
positiva lineal Uniaxial distribuida uniformemente s= F / Ao [N /
m2] Evalúa propiedades mecánicas importantes
Resistencia principalmente de metales y aleaciones Usualmente
hasta la fractura, incrementando la tensión
Deformación en sección central más estrecha
Extremos sometidos en una máquina por medio de soportes o
mordazas La máquina mide la carga aplicada y la
elongación resultante por medio de extensómetro
Duración de pocos minutos y muy destructivo, hasta
deformación permanente o ruptura Zonas en la curva de
tensión: -Elástica -Plástica
-Estricción
Diferentes estados de fractura durante un ensayo de
Tracción: Cuello inicial. Formación de
pequeñas cavidades. (c) coalescencia de cavidades para
formar grietas. (d) propagación de grietas. (e) fractura
final por corte a 45° con respecto a la dirección de
tracción.
Propiedades Mecánicas en Ensayos de Tensión 1.-
Módulo de Elasticidad 2.- Límite Elástico
0,2% 3.- Resistencia a la Tensión 4.- Porcentaje de
Elongación a la Fractura 5.- Porcentaje de
Reducción en el Área de Fractura Módulo de
Elasticidad Deformación elástica Fórmula de
Hooke: s = ? * E E = s / ? donde, E es el módulo de
elasticidad o módulo de Young s es el esfuerzo o
tensión ? es la deformación Fuerza de enlace entre
átomos Material con módulo elástico alto son
relativamente rígidos y no se deforman
fácilmente
Límite elástico (esfuerzo de fluencia convencional)
No se puede establecer un límite exacto Se establece 0,2%
de deformación plástica
Resistencia Máxima a la Tensión o tensión de
fractura Punto máximo en la curva de tensión
deformación Deformación, decrecimento localizado en
su sección La tensión decrecerá al aumentar
la deformación, hasta la rotura Porcentaje de
elongación (Estiramiento) Ductilidad del material Se
expresa como porcentaje Mayor ductilidad Mayor elongación
Da una idea acerca de la calidad del material %elongación
= ((l – lo) / lo) * 100%
Porcentaje de reducción en área Ductilidad
Diámetro de sección inicial y al fracturar %
reducción del área = ((Ao – Af) / Ao) *
100%
Dureza Resistencia a ser rayado o penetrado (Resistencia al
desgaste) Mohs o Mineralógica Mecánico o de
Penetración Se calcula mediante una serie de minerales de
más blando a mayor dureza Resistencia a rayaduras Escala
de Mohs Talco Yeso Calcita Fluorita Apatito Feldespato Cuarzo
Berilo Corindón Diamante Resistencia a ser penetrado por
otro elemento Ensayos: Brinell Vickers Rockwell Distintos
elementos con determinada fuerza contra el material Se obtiene
dividiendo la fuerza aplicada por la huella que deja en el
material
Resiliencia Mide la tenacidad Capacidad de almacenar
energía en forma de deformación plástica,
antes de romperse Ensayo de Charpy Tenaz o de alta resiliencia
Deformación importante antes de romperse Baja resiliencia
Frágiles, leve deformación antes de romperse
Fractura Separación en dos o más partes como
consecuencia de una tensión Fractura dúctil
Fractura frágil Importante deformación
plástica en la zona de rotura Leve deformación
plástica Fatiga Sometimiento a cargas cíclicas por
un valor menor al de rotura soportado Elementos sin defectos
Elementos con defectos Ejemplos: Bielas, ejes, etc.
Nucleación de fisuras Crecimiento de fisuras hasta llegar
a un tamaño crítico (Rotura frágil)
Ejemplos: puentes, barcos, aviones, etc. Uniones entre piezas
Origen de las fisuras
Termofluencia Fluencia lenta y continua Deformación
plástica Sometimiento a altas temperaturas y carga
constante Aumenta valor de fluencia cuando aumenta la temperatura
o la carga aplicada, o el tiempo que la carga actúa
Fricción Rozamiento de dos piezas aplicándoseles
una fuerza
Aspectos generales de falla de materiales Falla Alteración
del comportamiento característico de acuerdo a alguna
propiedad física básica Deslizamiento o flujo
Acción del esfuerzo cortante Separación o fractura
por fisura Inducidas por esfuerzos tensivos Pandeo
compresión Provocada por una carga distinta de la carga
primaria compresiva