¿Qué sucede cuando los metales se calientan?El calentamiento de metales tiene varias consecuencias a la vez, aquí están las principales.1. El metal se expande térmicamente en todas las direcciones, es decir, aumenta su longitud, anchura y superficie. Cuando se calienta un metal, sus átomos y moléculas comienzan a moverse más rápido, los enlaces interatómicos se debilitan, lo que conduce a un aumento en la distancia entre ellos y un aumento en el volumen del metal. Cuando se enfría, se restauran las dimensiones.2. La gran mayoría de los metales y aleaciones aumentan su ductilidad con el aumento de la temperatura, incluidos el hierro, el acero, el cobre, el aluminio y sus aleaciones, el magnesio, el latón y otros. Al mismo tiempo, estos metales adquieren la capacidad de ser forjados, es decir, de cambiar de forma sin romperse bajo la influencia de una fuerza externa. Por ejemplo, el acero calentado a 700 °C (1292 °F) requiere 4,5 veces más fuerza de forjado que el acero calentado a 1200 °C (2192 °F). Otros metales y aleaciones, como el hierro fundido gris, el bronce al estaño y las aleaciones de zinc, no se deforman cuando se calientan; son frágiles y se fracturan con el impacto.Los cristales de metal suelen tener una estructura regular, con átomos dispuestos en un cierto orden. Sin embargo, cuando se calienta un metal, los átomos se vuelven más móviles y el metal se vuelve más dúctil. Calentar un metal también puede causar un cambio en el tipo de su estructura cristalina. Cambiar la estructura conducirá a una disminución o aumento de la ductilidad, porque el tipo de estructura tiene una influencia decisiva en las propiedades de los metales. Esto explica por qué el efecto de los cambios de plasticidad durante el calentamiento se observa de manera diferente para diferentes metales.3. La radiación térmica de los metales cuando se calientan provoca el brillo cereza oscuro del acero, que ya se nota cuando se calienta a 550 °C (1022 °F), y a 850 °C (1562 °F) se vuelve rojo brillante, y luego en naranja (950 °C, 1742 °F), amarillo (1000 °C, 1832 °F) y blanco (1300 °C, 2372 °F y superior).Como puede ver, el espectro de radiación térmica depende de la temperatura, por lo que observar los colores del enfriamiento puede usarse para estimar la temperatura del metal, que a menudo se usa en el tratamiento térmico y la forja, especialmente antes de la invención de los termómetros sin contacto. . Los nombres de los colores de brillo: "calor rojo", "calor blanco", a menudo todavía los usan los metalúrgicos en lugar de determinar la temperatura exacta.El cambio de color de la radiación se debe a un aumento de las energías de las interacciones internas, excitación y relajación de los átomos metálicos, con el aumento de la temperatura. Cuanto más alta es la temperatura, más intensa es esta radiación. Su espectro se enriquece gradualmente con radiación de onda corta resultante de interacciones con el aumento de energía. Por lo tanto, la principal contribución de la radiación infrarroja a bajas temperaturas cambia al aumentar la temperatura al rango de luz visible ya la radiación ultravioleta a temperaturas muy altas.4. Un aumento de la temperatura puede provocar la oxidación de la superficie metálica y la formación de una capa de óxido sobre ella. En el caso del acero, dicha capa puede formar una fina película de metal transparente que permanece cuando la temperatura desciende a temperatura ambiente. En este caso, la superficie del metal adquiere los colores del arcoíris. Esto se debe al hecho de que la superficie está cubierta con una fina capa transparente y funciona como un espejo. Cuando esta capa es muy delgada, refleja solo ciertos colores de la luz del día, que es el resultado de la interferencia.Antes de la llegada de los pirómetros, este efecto también se usaba como indicador de la temperatura de calentamiento del hierro y el acero. Los colores se utilizaron para juzgar la temperatura de calentamiento de las virutas de acero y, en consecuencia, del cortador durante las operaciones de taladrado y corte. En los tiempos modernos, se utiliza para crear marcas en las superficies de metales ferrosos y titanio mediante calentamiento localizado, incluido el recocido con láser.5. Si el acero se calienta más, por encima de 1300 °C (2372 °F, la temperatura específica depende del grado de acero), puede comenzar la fusión del metal. La fusión ocurre porque los átomos adquieren alta energía y se destruyen los enlaces interatómicos, y los átomos pierden sus posiciones estáticas en los cristales y pueden viajar alrededor del volumen material. Esto conduce a la pérdida de la forma original y debe evitarse durante el tratamiento térmico de los metales.Así que hemos repasado brevemente los procesos obvios que ocurren con un metal cuando se calienta. Sin embargo, los cambios en las propiedades de los metales provocados por el tratamiento térmico se deben a una serie de razones no tan obvias. Estos cambios se deben a cambios en la estructura metálica, y discutiremos esto con más detalle. 

Qué es el ensayo mecánico: diferentes tipos de ensayo mecánico de materialesLas pruebas mecánicas son una serie de pruebas utilizadas en el diseño de productos y la fabricación de piezas para la identificación, caracterización, selección y validación de materiales de productos. Como resultado, los fabricantes pueden garantizar la utilización adecuada del material, la seguridad durante la producción y la rentabilidad. Este artículo presentará la serie de pruebas y sus aplicaciones en el diseño de productos y la fabricación de piezas.  ¿Qué son las Pruebas Mecánicas?Las pruebas mecánicas son una serie de pruebas estandarizadas que se utilizan para determinar las propiedades físicas y mecánicas de un material y su idoneidad para las aplicaciones propuestas. Es un requisito enorme en el diseño de productos y la fabricación de piezas debido a la necesidad de cumplir con los estándares establecidos por organizaciones como ASTM e ISO. Estas pruebas permiten a los fabricantes distinguir materiales de menor calidad y elegir el material adecuado para sus productos. Ensayos de tracciónLa prueba de tracción es una prueba de resistencia mecánica fundamental que se utiliza para determinar las propiedades del material, como la tensión, la deformación y la deformación por fluencia. Implica someter un material a una fuerza en los extremos opuestos y tirar hasta que se rompa.La prueba se realiza en una máquina de prueba de tracción que es hidráulica o eléctrica. El operador somete el material a diferentes fuerzas y registra los datos. Luego, trazan los datos para obtener la curva de tensión-deformación en un gráfico. Los estándares comunes para la prueba de tracción incluyen ASTM D638 / ISO 527-2 (para plásticos reforzados), ASTM D412 / ISO 37 (caucho vulcanizado y elastómeros termoplásticos) y ASTM E8 / ASTM A370 / ISO 6892 (metales y otros materiales metálicos). Ensayos de torsión La prueba de torsión es otra forma de prueba mecánica que evalúa el comportamiento de un material cuando se somete a tensión en un desplazamiento angular. Como resultado, brinda información sobre el módulo de elasticidad de corte del material, el límite elástico de corte, la resistencia al corte, el módulo de ruptura de corte y la ductilidad. A diferencia de las pruebas de tracción, las pruebas de torsión se aplican a materiales y productos. Además, existen varios tipos que se explican a continuación.Solo torsión: aplicar solo carga de torsión al materialTorsión axial Aplicación de fuerza axial (tensión/compresión) y de torsión a un material.Prueba de falla: Torcer el producto o material hasta que se rompe o hay un defecto visible.Ensayos de prueba Aplicación de una carga de torsión al material y mantenimiento del par durante un tiempo determinado.Pruebas funcionales: Pruebas finales para verificar el comportamiento de un material bajo fuerzas y cargas de torsión. De acuerdo con ASTM e ISO, los estándares comunes para las pruebas de torsión son ASTM A938/ISO 7800 (Prueba de torsión de alambre metálico).Pruebas de fatiga Las pruebas mecánicas de fatiga determinan cómo se comporta un material bajo cargas fluctuantes aplicadas axialmente, en torsión o flexión. Consiste en someter el material a una carga media y una carga alterna. Como resultado, el material experimentará fatiga (es decir, cuando el material se rompa).Los datos se presentarán a partir de la prueba en un diagrama S-N: una gráfica del número de ciclos para provocar la falla frente a la amplitud de la tensión cíclica (que puede ser la amplitud de la tensión, la tensión máxima o la tensión mínima).Ensayos de mecánica de fracturas Las pruebas de mecánica de fractura permiten a los fabricantes determinar la energía necesaria para romper en dos el material con una grieta existente. Además, permite al fabricante determinar la capacidad del material para resistir la fractura utilizando el factor de tensión intrínseco. A partir de los datos, los fabricantes pueden analizar la fractura frágil y examinar su tamaño de grano, profundidad de la caja, etc.Los estándares comunes para la prueba son BS 7448, NS-EN 10225, ASTM E1820 y EEMUA pub. 158.Pruebas de compresiónLa prueba de compresión es otra prueba fundamental de ingeniería mecánica que determina el comportamiento del material cuando se somete a cargas de aplastamiento. Por ello, es muy importante en la fabricación de piezas porque los materiales pasan por diferentes fases.Es adecuado para una amplia variedad de materiales de prueba como metales, plásticos, cerámica u otros usuarios en capacidad de carga. Los estándares comunes para las pruebas de compresión son ASTM D3574 (materiales celulares flexibles), ASTM D695-15 (plásticos rígidos), AITM 0010, ASTM C109 (cubos de concreto de 2 pulgadas), ISO 844 (plásticos celulares rígidos).Pruebas de fluencia La prueba de fluencia o prueba de relajación de tensión implica someter el material a una tensión constante a altas temperaturas y registrar la deformación en un intervalo de tiempo específico. Luego, los operadores trazan la fluencia contra el tiempo en un gráfico para obtener la tasa de fluencia (pendiente de la gráfica).Esta prueba permite a los fabricantes determinar la tendencia de un material a deformarse bajo tensión constante a temperaturas constantes (para incorporar la expansión o contracción térmica). Es importante para materiales como trabajos de metal, resortes y uniones soldadas.

¿Son importantes las pruebas mecánicas industriales?La integridad estructural es una parte importante de la fabricación de piezas para garantizar la seguridad y la viabilidad económica. Dado que el conjunto de pruebas tiene como objetivo determinar la integridad estructural de un producto, es una parte importante de lo siguiente:FabricantesPara la calidad, las pruebas de ingeniería mecánica son importantes para todos los fabricantes. Aparte de eso, estas pruebas permiten a los fabricantes mantener su reputación, reducir los costos de producción y evitar fallas en los productos.Pocas empresas manufactureras cuentan con las máquinas necesarias para estas pruebas. Por lo tanto, debe asegurarse de subcontratar a uno con las máquinas necesarias.Distribuidores de materialesLos comerciantes de materiales deben garantizar el cumplimiento adecuado de las normas internacionales porque son el punto principal de adquisición de materiales. Esto da credibilidad a los distribuidores.Clientes/ClientesTodos los clientes y clientes asociados con la fabricación de productos deben asegurarse de que se realicen pruebas mecánicas en el material y los productos antes, durante y después de la producción. Como resultado, pueden mejorar la calidad del producto y reducir la falla del producto.ConclusiónLas pruebas mecánicas son una serie de métodos de prueba utilizados en el análisis de productos y materiales para garantizar la seguridad durante la producción, la utilización adecuada de los materiales y la rentabilidad. Es una parte fundamental de todas las industrias de diseño y fabricación.