Qué es el ensayo mecánico: diferentes tipos de ensayo mecánico de materiales

Las 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 tracción

La 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 material

Torsión 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 compresión

La 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.