Ensayos de caracterización y propiedades de materiales industriales

Resumen

El documento clasifica los materiales industriales en metales ferrosos y no ferrosos, cerámicos, polímeros naturales y sintéticos. Describe los ensayos que permiten conocer sus características: de caracterización, mecánicos (destructivos), de conformado y de detección de defectos (no destructivos). El estudiante aprenderá en qué consiste cada ensayo y qué propiedad evalúa.

Puntos clave

Los materiales se agrupan en metales ferrosos, metales no ferrosos, cerámicos y de construcción, polímeros naturales y polímeros sintéticos.
Los ensayos de caracterización analizan la composición y la estructura interna, incluidas las temperaturas de fusión y solidificación.
Los ensayos mecánicos (dureza, tracción, resiliencia, desgaste y fatiga) son destructivos porque afectan a la muestra.
El ensayo de resiliencia mide la energía absorbida por una probeta con muesca y verifica el efecto de los tratamientos térmicos.
El ensayo de dureza Brinell usa un elemento esférico y el de Rockwell uno puntiagudo, midiendo la huella que dejan.
Los ensayos de conformado son soldabilidad, estampación y forja.
Los ensayos de detección de defectos son no destructivos: los internos usan señales eléctricas, magnéticas o acústicas, y los superficiales usan líquidos coloreados.

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Clasificación y Caracterización de Materiales Industriales

Los materiales se pueden dividir en grandes grupos:

Metales ferrosos
Metales no ferrosos
Materiales cerámicos y de construcción
Polímeros naturales (madera, cuero, fibras textiles)
Polímeros sintéticos

Estos grupos son fácilmente identificables por su apariencia externa: color, acabado superficial, forma, etc. Pero esta primera diferenciación es solo general y, para conocer sus características específicas, es necesario recurrir a una serie de ensayos que se detallan a continuación.

Ensayos de Caracterización de Materiales

Los ensayos de características analizan la composición del material y su estructura interna. Incluyen la determinación de las temperaturas de fusión, de comienzo y fin de solidificación de cada material y la presencia o no de algún componente deseado o indeseado mediante técnicas metalográficas.

Ensayos de Propiedades Mecánicas (Ensayos Destructivos)

Con los ensayos de propiedades mecánicas se comprueba la dureza, la tracción, la resistencia al choque, el desgaste y la fatiga del material. Son ensayos destructivos, porque afectan a los materiales que analizan.

Ensayo de Resiliencia

El ensayo de resiliencia se efectúa midiendo la energía que se absorbe al golpear un péndulo sobre una porción calibrada de material al que se le hizo una muesca. Este es un ensayo muy importante con el que se verifica el efecto positivo provocado por los tratamientos térmicos.

Ensayo de Desgaste

El ensayo de desgaste mide la resistencia al desgaste al hacer girar y friccionar dos rodillos del material que se desea ensayar y medir la pérdida de peso provocada por el trabajo desarrollado.

Ensayo de Dureza

El ensayo de dureza se realiza mediante la observación de la huella que provoca un elemento calibrado de forma esférica (dureza Brinell) o un elemento puntiagudo (dureza Rockwell) al presionar sobre el material con determinada fuerza.

Ensayo de Tracción

El ensayo de tracción mide la resistencia última y la fluencia, así como la elasticidad y la tenacidad del material. Se realiza midiendo diferentes valores de incrementos de longitud al aplicar una fuerza de determinado valor sobre una porción calibrada del material (probeta).

Ensayo de Fatiga

El ensayo de fatiga es mucho más complicado que los anteriores, pues se basa en distintas teorías que dan mayor o menor importancia a los diversos factores que influyen en la resistencia a la fatiga (forma geométrica de la pieza, método de conformado, etcétera).

Ensayos de Conformado

Los ensayos de conformado son tres:

El ensayo de soldabilidad, que informa sobre la posibilidad de soldar un material.
El ensayo de estampación, que indica si un material puede aceptar operaciones de punzonado, embutido o cizallado sin que se produzcan grietas en él.
Y el ensayo de forja, que mide si la pieza sufre una deformación anómala al ser trabajada en ciertas condiciones de fuerza y temperatura.

Ensayos de Detección de Defectos (Ensayos No Destructivos)

Los ensayos de defectos verifican si determinada pieza tiene defectos internos (poros) o superficiales (grietas). Tanto unos como otros son no destructivos porque las piezas analizadas pueden seguir cumpliendo sus funciones.

Ensayos de Defectos Internos

Los ensayos de defectos internos se basan en señales eléctricas, magnéticas, acústicas, etc., que atraviesan el material de tal modo que, al encontrar un defecto, cambian bruscamente de magnitud.

Ensayos de Defectos Superficiales

Los ensayos de defectos superficiales consisten en hacer que líquidos coloreados impregnen el material y revelen la existencia de grietas por medio de la observación visual.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un ensayo destructivo y uno no destructivo?

Los ensayos destructivos, como los mecánicos, afectan a los materiales que analizan. Los no destructivos, como los de detección de defectos, permiten que las piezas sigan cumpliendo sus funciones después del análisis.

¿Qué mide el ensayo de tracción?

Mide la resistencia última y la fluencia, así como la elasticidad y la tenacidad del material. Se aplica una fuerza sobre una probeta calibrada y se registran los incrementos de longitud.

¿Para qué sirve el ensayo de resiliencia?

Se usa para medir la energía absorbida al golpear con un péndulo una probeta con muesca. Es un ensayo importante para verificar el efecto positivo de los tratamientos térmicos.