Ensayos de Flexión, Charpy, Dureza y Fatiga en Materiales

Ensayo de flexión

Este ensayo se suele realizar cuando el material es demasiado frágil. Al aplicar carga en tres puntos se causa flexión. Se genera tensión sobre la superficie opuesta a la que actúa la carga. Ahora las curvas son de esfuerzo-deflexión. También identificamos una zona elástica y una plástica.

Ensayo de Charpy

Cuando se somete el material a un golpe intenso y súbito, en el cual la velocidad de aplicación del esfuerzo es extremadamente grande, el material tiene un comportamiento mucho más frágil que en un ensayo de tracción. Bajo estas circunstancias se utiliza el ensayo Charpy de impacto para evaluar la fragilidad del material.

El ensayo Charpy permite calcular cuanta energía (resiliencia) logra absorber una probeta al ser golpeada por un pesado péndulo antes de romperse.

El ensayo entrega valores en Joules (o libra-pie), y estos pueden diferir fuertemente a diferentes temperaturas.

La probeta posee un entalle estándar para facilitar el inicio de la figura; este entalle recibe el nombre de V-Notch. Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse. Según la diferencia de alturas, es posible obtener la energía absorbida durante el impacto. Con este ensayo podemos observar las transiciones dúctil-frágil de los materiales en función de su temperatura.

Ensayo de dureza

La dureza es una propiedad fundamental de los materiales y está relacionada con la resistencia mecánica. La dureza puede definirse como la resistencia de un material a la penetración o formación de huellas localizadas en una superficie. Cuanto más pequeña sea la huella obtenida en condiciones normalizadas, más duro será el material ensayado.

Ensayo de dureza Brinell

Una esfera de acero se oprime contra la superficie del material. Se usa el índice Brinell (HB). Barato, usado en fundiciones.

Ensayo de dureza Rockwell

Igual que lo anterior, pero puede usar una bola pequeña de acero o un cono de diamante para materiales más duros. Se usa el índice Rockwell (HR). Más precisa. La dureza se relaciona con la resistencia al desgaste. Los materiales poliméricos son excepcionalmente blandos, los metales son de dureza intermedia, y los cerámicos son excepcionalmente duros.

Ensayo de fatiga

En ocasiones un material está sometido a la aplicación cíclica de un esfuerzo menor al de fluencia. Aun cuando este esfuerzo está por debajo del límite elástico, el material puede fallar (romperse). Este tipo de falla se conoce como fatiga. Un método común para medir la resistencia a la fatiga es el ensayo de la viga en voladizo rotatoria. En el inicio, la superficie superior de la probeta está sometida a tensión, y la inferior a compresión. A medida que la probeta gira, las superficies superior e inferior se intercalan en ciclos de tensión y compresión.

Esfuerzo límite

Es el esfuerzo por debajo del cual existe una probabilidad del 50% que ocurra una falla por fatiga.

Vida a fatiga

Es el número de ciclos que resiste un material a un esfuerzo particular.

Resistencia a la fatiga

Es el esfuerzo máximo en el que no habrá fatiga a un número alto de ciclos, como por ejemplo 500000000.