¿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.

Pruebas de materiales automotrices Una gran variedad de desafíos especializados¿Por qué las pruebas de materiales para la industria automotriz son tan desafiantes?La industria automotriz involucra productos complejos que deben diseñarse cuidadosamente para garantizar la seguridad y el rendimiento en una variedad de subsistemas cruciales. Este imperativo de ingeniería meticulosa solo se ve amplificado por el alto nivel de competencia en la industria, que empuja a los fabricantes de automóviles a innovar constantemente en busca de la mejora continua del producto. En este contexto, pruebas de materiales adquiere una importancia añadida. Los materiales deben especificarse con la mayor precisión posible para garantizar un costo, peso y rendimiento óptimos. Y los resultados de las pruebas deben ser de la máxima calidad para evitar errores que podrían generar retiros costosos (o peor aún, problemas de seguridad). Los fabricantes de automóviles se enfrentan al imperativo de mantener procedimientos confiables, precisos, precisos y repetibles en una gran variedad de pruebas requeridas. Cubrimos algunos de los más importantes en varias categorías a continuación. Esta lista solo comienza a cubrir la gran cantidad de pruebas requeridas en última instancia por los fabricantes de la industria automotriz, pero ayuda a ilustrar cuán complicados son los requisitos de prueba para los OEM automotrices.’s. Pruebas de materiales automotrices: carroceríaLas carrocerías de los vehículos son cada vez más complejas y emplean materiales de alta resistencia, incluidos aceros, aluminio y plásticos reforzados con fibras. Los ingenieros enfrentan una competencia continua para utilizar los materiales más livianos posibles sin comprometer la seguridad de los pasajeros. Las soluciones representativas para las pruebas de carrocerías de automóviles incluyen máquinas para probar las propiedades de formación de láminas de metal y las estructuras de choque. Máquinas de ensayo de materiales automotrices: ChasisEl chasis de un automóvil es fundamental para la seguridad general del vehículo, la comodidad de conducción y la eficiencia del combustible. En consecuencia, son un foco particular de las inspecciones y los materiales deben diseñarse meticulosamente para todos y cada uno de los componentes del chasis. Las necesidades de prueba representativas para chasis de automóviles incluyen: Pruebas de resortes: los requisitos clave de las pruebas de resortes cubren los resortes helicoidales de compresión, los resortes neumáticos y los amortiguadores hidráulicos. Se necesita una variedad de capacidades de prueba de resortes (incluidas plataformas de medición de fuerza, máquinas de prueba servohidráulicas y pruebas multiaxiales) para evaluar atributos como la fricción, el desgaste y la vida útil. Pruebas de ruedas, rines y neumáticos: como vínculo directo entre el chasis de un vehículo y la carretera, las ruedas, los rines y los neumáticos transfieren todas las fuerzas y pares experimentados por el vehículo. Todos estos componentes vienen con sus propios requisitos de prueba, que van desde pruebas de crecimiento de tracción/desgarro para elastómeros de neumáticos, pruebas de compresión para pestañas de llantas y pastillas de freno, hasta pruebas para todo el conjunto de la rueda. Sistemas de dirección: los atributos de los sistemas de dirección como el efecto Stick Slip, el ángulo de torsión máximo para los ejes de dirección y la confiabilidad de los ajustadores de altura de la columna de dirección deben probarse cuidadosamente para este sistema de control crítico para la seguridad. Pruebas de materiales automotrices: componentes interiores y de seguridadDesde los cinturones de seguridad hasta los reposacabezas y los pedales de freno, cada parte del interior de un vehículo debe diseñarse para una usabilidad, comodidad y seguridad óptimas. Los fabricantes de automóviles deben navegar por las pruebas de una amplia gama de componentes que incluyen: Asientos y componentes interiores: los componentes cruciales de los asientos deben funcionar bajo un uso extensivo a largo plazo en entornos operativos que pueden variar desde temperaturas árticas bajo cero hasta el sol abrasador del desierto. Los procesos de prueba deben cubrir atributos que incluyen la resistencia a la fatiga de los materiales de los asientos, las pruebas de dureza de la espuma para los reposacabezas y otras superficies acolchadas, y la rigidez de los reposacabezas. Componentes de seguridad: los sistemas de seguridad, incluidos los cinturones de seguridad (con pruebas estrictamente reguladas por UN/ECE-R16), las telas y los conectores de las bolsas de aire y los sistemas de sellado antipinzamiento para puertas/ventanas, requieren una amplia gama de capacidades de prueba para garantizar un funcionamiento confiable incluso después años de uso. Controles operativos: los pedales (embrague/freno/acelerador), las palancas de freno de emergencia y los interruptores de control deben diseñarse con precisión para garantizar la facilidad de uso con una respuesta háptica, óptica y acústica óptima para las acciones asociadas del usuario. Hacerlo con éxito requiere capacidades de prueba especializadas, como actuadores de fuerza curva para pedales y empuñaduras de actuador servo especializadas para pruebas de palanca de freno de emergencia. Pruebas de materiales automotrices: motores y transmisionesLos motores y los conjuntos de transmisión desempeñan un papel esencial en la determinación del rendimiento, la eficiencia y las emisiones. Los fabricantes de automóviles se ven presionados a diseñar motores más ligeros y rápidos, incluso cuando las características (como la sobrealimentación y la hibridación) se vuelven más complejas. Componentes del motor: las capacidades cruciales de prueba de componentes del motor incluyen pruebas de fatiga a una variedad de temperaturas para bielas, cigüeñales y resortes de válvulas. Se necesitan capacidades de prueba adicionales para los sistemas relacionados con el motor, como cojinetes de elastómero, sistemas de escape y placas de convertidor catalítico.Tren de transmisión: conducirlas pruebas de trenes deben capturar propiedades específicas a altas velocidades, pares y temperaturas. Las capacidades vitales de prueba del tren de transmisión incluyen pruebas de embrague, pruebas de torsión en ejes de transmisión, pruebas de dureza/fatiga en engranajes y pruebas de torsión en elementos de caucho y metal.Accionamientos alternativos: a medida que proliferan los vehículos híbridos, los fabricantes de automóviles están invirtiendo para lograr una mayor eficiencia en los motores de tracción, lo que requiere capacidades de prueba especializadas para componentes como sistemas de almacenamiento de energía/hidrógeno y actuadores electromagnéticos.