Entendiendo el Ensayo de Tracción: Propiedades y Aplicaciones

Ensayo de Tracción: Fundamentos y Aplicaciones

El ensayo de tracción es uno de los ensayos más comunes y se utiliza para determinar distintas propiedades de los materiales que son importantes para el diseño. Normalmente, se deforma una probeta hasta la rotura, aplicando una carga de tracción que aumenta gradualmente y que se aplica uniaxialmente a lo largo del eje de la probeta.

Máquina de Tracción: Componentes y Medición

En la máquina de tracción, la probeta se sujeta por el cabezal móvil. La celda de carga y el extensómetro miden, respectivamente, la carga aplicada y el alargamiento. El resultado del ensayo de tracción se registra como la carga en función del alargamiento. Estas características de carga-deformación dependen del área de la probeta; por ejemplo, se requeriría el doble de carga para producir el mismo alargamiento si el área de la sección de la probeta se duplica. Para minimizar estos factores geométricos, la carga y el alargamiento se normalizan para obtener los parámetros tensión nominal y deformación nominal.

La tensión nominal se define mediante la relación (σ = F/A), donde F es la carga instantánea aplicada perpendicularmente a la sección de la probeta en Newtons y A es el área de la sección original antes de aplicar la carga en mm² o pulgadas².

Experiencia de Tracción: Preparación de la Probeta

Para la experiencia de tracción, de la chapa se corta una muestra (probeta) con la forma y dimensiones indicadas. La parte central se llama alma y es donde se ejecuta la experiencia. El alma termina en dos ensanches con perforaciones para fijar la probeta a la máquina de ensamble. El ancho del alma varía de 20 a 50 mm según la fuerza de la máquina. El espesor de la probeta es de 6.9 mm. Las dimensiones de los ensanches se calculan para que la rotura se produzca en el alma, la cual debe tener el ancho y espesor constante y su eje exactamente por el centro de los agujeros.

Límite de Elasticidad: Resistencia sin Deformación Permanente

Se puede decir que el límite de elasticidad es la carga máxima que puede resistir el material sin perder sus propiedades elásticas ni disminuir su resistencia. Prácticamente, es la carga máxima que no provoca deformaciones permanentes. Esta carga se mide en kilogramos por unidad de superficie y su valor depende de la unidad de superficie que se tome.

Límite de Fluencia: Alargamiento Rápido Bajo Carga Constante

Ciertos materiales sufren un alargamiento permanente muy rápido sin que aumente la carga. El límite de fluencia (σfl) es el límite de una gran extensión o límite aparente de elasticidad, a la tensión σfl que lo provoca. Se llama límite superior de fluencia a la tensión al comienzo del fenómeno y límite inferior al valor mínimo a que desciende σ al final del periodo de fluencia.

Carga de Ruptura: Punto Crítico de Fallo

La carga de ruptura; el punto C del diagrama de tracción determinado por la carga de 11520 kg corresponde a la estricción de la probeta. Como de inmediato se produce la rotura, se debe considerar esa carga de ruptura y no la de 10700 kg.

Ley de Hooke: Relación entre Esfuerzo y Deformación

La ley de Hooke demuestra que toda fuerza que actúa sobre un cuerpo lo deforma y que la deformación guarda cierta relación con el esfuerzo. Esta observación dio lugar a que el matemático Hooke asentara su ley de proporcionalidad:

1. Todo esfuerzo ejercido sobre un cuerpo lo deforma.
2. La deformación es proporcional al esfuerzo.
3. Todo cuerpo deformado ejerce un esfuerzo mientras persiste la deformación, siendo el esfuerzo proporcional a la deformación.

Se ha comprobado que la ley de Hooke se cumple rigurosamente hasta el límite de proporcionalidad, pero solo en algunos materiales.

Porcentaje de Alargamiento: Medida de la Ductilidad

Porcentaje de alargamiento: Vemos en el diagrama de tracción que el alargamiento total de la probeta fue de 14 mm al producirse la ruptura. Siendo 100 mm la longitud de aquella, resulta un porcentaje de alargamiento para el acero ensayado de 14%. El ensayo nos ha dado a conocer el límite elástico, la carga de ruptura, el módulo elástico y el porcentaje de alargamiento.