Porqué los Ensayos son cruciales para los Aceros: Un Viaje al Mundo de la Resistencia y la Tenacidad

 

En el vasto mundo de la metalurgia, entender las propiedades mecánicas de los aceros es fundamental para garantizar su rendimiento y seguridad en una amplia gama de aplicaciones. En este artículo, nos sumergiremos en dos ensayos clave: el ensayo de tracción y el ensayo de resiliencia que nos proporcionan información fundamental sobre las características y el comportamiento de los aceros sometidos a carga estática y dinámica.

 

El Ensayo de Tracción: Revelando las Propiedades Mecánicas Fundamentales

El ensayo de tracción es uno de los métodos más utilizados para conocer las propiedades mecánicas de los aceros. Durante este ensayo, una probeta cilíndrica, cuadrada o rectangular es sometida a una carga axial creciente hasta que se produce su rotura. A lo largo de este proceso, se registran datos como la resistencia a la tracción (R), el límite elástico (E), el alargamiento (A) y la estricción (∑), que proporcionan información crucial sobre el comportamiento del material bajo carga.

 

 

El gráfico de esfuerzos-deformaciones generado durante el ensayo revela tres zonas distintas:

1. la zona elástica,
2. la zona elástica-plástica
3. la rotura de la probeta

Cada una de estas zonas ofrece información única sobre la capacidad del acero para soportar cargas y deformaciones antes de su rotura, lo que permite a los ingenieros y diseñadores seleccionar el material más adecuado para cada aplicación específica.

 

El Ensayo de Resiliencia: Desafiando los Límites del Material

Muchas roturas en servicio de piezas de motores, vehículos y máquinas se producen como consecuencia de soportar esfuerzos dinámicos que desafían la tenacidad del material. Para evaluar la resistencia al choque de los aceros, se realiza el ensayo de tenacidad/fragilidad, que valora la energía necesaria para romper una probeta de acero con un solo golpe, ensayada en el péndulo Charpy.

Este ensayo complementa al ensayo estático de tracción, proporcionando información sobre la capacidad del acero para absorber energía y resistir fracturas repentinas bajo condiciones dinámicas. La tenacidad del acero, medida en julios de energía absorbida durante el ensayo, es influenciada por diversos factores, incluida la composición química, el tratamiento térmico, el tamaño de grano y la orientación del fibrado, entre otros.

 

PÉNDULO CHARPY

• La probeta colocada sobre 2 apoyos separados 40mm
• La entalla en el lado opuesto al golpe de la maza
• La maza con cuchilla de ángulo 30º y r = 1mm
• A mayor altura h’ mayor fragilidad
• Energía absorbida = h – h´
• Resultado : valor medio de 3 probetas

 

La probeta standard es de 10mm y 55mm de longitud, con una entalla en forma de U ó V en una cara, en la mitad de su longitud. Para ensayos a baja temperatura la entalla es en forma de V y con 2mm de profundidad. Se pueden ensayar probetas de menor sección para productos de espesor inferior a 10mm.

El resultado se expresa en Julios (J) y es el valor de la energía absorbida por la sección de la probeta standard. Otra forma de expresar este valor es en daJ (decajulios), multiplicando x 10 los julios obtenidos.

En el siguiente cuadro están recogidas otras unidades que se utilizan en el mercado y sus equivalencias

ENERGIA – TRABAJO	J	daJ	Kgf.m	Ft.lb
1 J	1	0,1	0,102	0,7376
1 daJ	10	1	1,02	7,376
1 Kgf.m	9,81	0,981	1	7,233
1 ft.lb	1,356	0,1356	0,1383	1

 

Por debajo de 0ºC ¿Qué le pasa a la tenacidad del acero?

Para despejar esta incertidumbre, es necesario conocer cómo influyen las bajas temperaturas en la tenacidad. Así sabremos cómo van a resistir los choques y golpes que reciben los componentes mecánicos de instalaciones y vehículos sin romperse, cuando trabajan en países donde los inviernos son rigurosos y largos. Evitaremos de esta forma roturas prematuras de piezas de acero y paralización de los vehículos afectados.

Debemos tener también en cuenta que podemos encontrar bajas temperaturas en pistas de esquí y rutas donde se acumula nieve y hielo en invierno, siendo necesario el uso de máquinas quitanieves y otros vehículos.

Para evitar sorpresas desagradables, es necesario construir la curva de fragilidad y definir la temperatura crítica marcada por el valor de la resiliencia.

Vemos un ensayo que muestra esta relación y los tipos de fractura que genera.

 

Recordemos que la tenacidad del acero es función de:

• La composición química
• El tratamiento térmico
• El tamaño de grano
• La orientación del fibrado
• La localización de probeta
• Temperatura del ensayo

 

Conclusiones: El Arte de Comprender los Aceros a Través de los Ensayos

En resumen, los ensayos de tracción y tenacidad/fragilidad son herramientas esenciales para comprender las propiedades mecánicas y el comportamiento de los aceros bajo carga. Al aprovechar estos ensayos y comprender cómo influyen diversos factores en las propiedades del material, los ingenieros y diseñadores pueden tomar decisiones informadas para seleccionar el acero más adecuado para cada aplicación, garantizando así la seguridad y el rendimiento óptimo en proyectos de construcción, fabricación y más allá.

¡Únete a nosotros en nuestro próximo artículo mientras exploramos más a fondo los secretos de los aceros y los ensayos que los revelan!

 

Gracias Iñaki Aldayturriaga, por tu amplio conocimiento del acero.