El ensayo de tracción está considerado como uno de los más importantes para la determinación de las propiedades mecánicas de cualquier material. Los datos obtenidos se pueden utilizar para comparar materiales entre sí y para saber si una pieza de cierto material podrá soportar determinadas condiciones de carga. En el campo del estudio de la resistencia de materiales, se denomina carga a la fuerza aplicada a los materiales. Estas fuerzas se denominan fuerzas normales (son perpendiculares a la superficie) de tracción y compresión.

El ensayo de tracción consiste en someter una pieza cilíndrica o prismática (probeta) de dimensiones normalizadas a una fuerza normal de tracción que crece con el tiempo de una forma lenta y continua, para que no influya en el ensayo, el cual, por lo general, finaliza con la rotura de la probeta.

Durante el ensayo se mide el alargamiento que experimenta la probeta (ΔL) al estar sometida a la fuerza de tracción (F). De esta forma se puede obtener un diagrama fuerza-alargamiento, aunque para que el resultado dependa lo menos posible de las dimensiones de la probeta y que resulten comparables los ensayos realizados con probetas de diferentes tamaños, se utiliza el diagrama tensión-deformación:.

• - Tensión (σ): Fuerza aplicada a la probeta por unidad de sección. Si la sección inicial es S, la tensión viene dada por:.

donde σ se mide en pascales "Pascal (unidad)") en el SI.

• - * Carácter vectorial de la tensión: La tensión es una magnitud vectorial de la misma dirección y sentido que la fuerza aplicada a la superficie del material, aunque en el ensayo de tracción solamente interesa su módulo. La tensión se puede descomponer en un vector perpendicular a la superficie, tensión normal, y otro vector que es la proyección sobre la superficie, denominada tensión tangencial o cortante.

• - Deformación o alargamiento unitario en un instante del ensayo (∈): Cociente entre el alargamiento (ΔL) experimentado y su longitud inicial (L):.

La deformación es una magnitud que puede expresarse en tanto por ciento:.

Diagrama tensión-deformación

En el diagrama tensión-deformación se pueden apreciar dos zonas:.

• - Zona elástica (O-2): La deformación experimentada por la probeta no es permanente. Si en cualquier punto entre O y 2 se detiene el ensayo, la probeta recuperará su longitud inicial.

• - Zona plástica (2-4): Los alargamientos son permanentes. Si el ensayo se detiene en el punto 3, la probeta recupera la deformación elástica () persistiendo al final de una deformación remanente o plástica ().

Dentro de la zona elástica se distinguen:.

• - Zona proporcional: Existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación experimentada por la probeta.

siendo E el módulo de Young o módulo de elasticidad longitudinal, medido en N/m².

• - Zona no proporcional: Las deformaciones no son permanentes. Si se detiene el ensayo y se deja de aplicar una fuerza a la probeta, recupera su longitud inicial. No existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación.

Dentro de la zona plástica se distinguen:.

• - Zona de deformación plástica uniforme: La curva se hace más tendida, no es necesario un incremento de carga elevado para conseguir grandes alargamientos. La fuerza máxima dividida entre la sección inicial de la probeta determina la resistencia a la tracción (), punto en el que finaliza la zona plástica de deformación uniforme.

• - Zona de estricción o de deformación plástica localizada: La deformación se localiza en una determinada zona de la probeta, la tensión disminuye y la probeta termina por romper dicha zona.

Si se reinicia el ensayo, la curva de tracción coincidirá con la curva de descarga, y la zona elástica se hace mayor. Con esto se consigue un endurecimiento por deformación.

En estos ensayos las cargas actúan instantáneamente para medir la resistencia al choque o la tenacidad de los materiales.

Ensayo de tracción por choque

Una forma de medir la tenacidad de los materiales consiste en realizar un ensayo de tracción simple en el que la velocidad de aplicación de la fuerza sea alta. El área comprendida entre la curva de esfuerzos y el eje de abscisas representa el trabajo necesario para romper el material. El trabajo dividido por el volumen de la probeta utilizada proporciona una medida de su tenacidad al impacto.

Este tipo de ensayos es poco frecuente, ya que la preparación de las probetas resulta más cara.

Ensayo de flexión por choque

El más utilizado es el ensayo de resiliencia, también conocido como ensayo Charpy. En este ensayo se dispone de una probeta de sección cuadrada de 10 x 10 mm y 55 mm de longitud, en cuya parte central se ha realizado previamente una entalla de 2 mm de profundidad en forma de U o V, con un fondo cilíndrico de 0,25 mm de radio.

El ensayo consiste en golpear la probeta por el lado opuesto a la entalla") con un péndulo que se deja caer desde cierta altura.

La resiliencia "Resiliencia (ingeniería)") se calcula dividiendo la energía consumida por el material en la rotura entre la sección de la probeta por su parte entallada (). Si la entalla tiene forma de U, se usará KCU, y si tiene forma de V se usará KCV.

La resiliencia se mide en J/m².

Los péndulos de Charpy están normalizados. En la posición inicial poseen una energía de 300 J, y en el momento del impacto de la probeta se mueven a una velocidad aproximada de 5 m/s.

Si la probeta no llega a romperse, el valor de la resiliencia no quedará definido. Si sucede esto, debe de indicarse en los resultados obtenidos.

Los ensayos de control de defectos es el sometimiento de un producto manufacturado a una serie de pruebas y ensayos que garantizan la inexistencia de defectos. Pretende detectar las imperfecciones existentes en las piezas. Aparte de realizar estas pruebas, el control ha de perpetuarse mientras estén en funcionamiento, para que éste sea seguro.

Actualmente los métodos más utilizados son:.

• - Ensayos estanqueidad: Se utilizan gas penetrantes para localizar pérdida.

• - Ensayos macroscópicos: Se utilizan líquidos penetrantes para localizar grietas, poros, etc.

• - Ensayos ópticos: Se suministra información acerca de grietas, poros, etc., mediante el microscopio.

• - Ensayos magnéticos: Se utilizan para detectar defectos de continuidad y el estado superficial.

• - Ensayos eléctricos: Se utilizan para detectar defectos en las vías de ferrocarril. Están basados en la variación de la resistencia eléctrica.

• - Ensayos con ultrasonidos de 105 a 107 kHz de frecuencia: Detectan defectos de continuidad en los materiales y la profundidad a la que se encuentran.

• - Ensayos con rayos x y ɣ: Se obtienen radiografías y gammagrafías de las piezas ensayadas, que ponen de manifiesto las irregularidades. Las rayos x se utilizan para espesores de hasta 10 cm, y los rayos ɣ para espesores de hasta 25 cm.

• - El ensayo industrial.

El ensayo de tracción está considerado como uno de los más importantes para la determinación de las propiedades mecánicas de cualquier material. Los datos obtenidos se pueden utilizar para comparar materiales entre sí y para saber si una pieza de cierto material podrá soportar determinadas condiciones de carga. En el campo del estudio de la resistencia de materiales, se denomina carga a la fuerza aplicada a los materiales. Estas fuerzas se denominan fuerzas normales (son perpendiculares a la superficie) de tracción y compresión.

El ensayo de tracción consiste en someter una pieza cilíndrica o prismática (probeta) de dimensiones normalizadas a una fuerza normal de tracción que crece con el tiempo de una forma lenta y continua, para que no influya en el ensayo, el cual, por lo general, finaliza con la rotura de la probeta.

Durante el ensayo se mide el alargamiento que experimenta la probeta (ΔL) al estar sometida a la fuerza de tracción (F). De esta forma se puede obtener un diagrama fuerza-alargamiento, aunque para que el resultado dependa lo menos posible de las dimensiones de la probeta y que resulten comparables los ensayos realizados con probetas de diferentes tamaños, se utiliza el diagrama tensión-deformación:.

• - Tensión (σ): Fuerza aplicada a la probeta por unidad de sección. Si la sección inicial es S, la tensión viene dada por:.

donde σ se mide en pascales "Pascal (unidad)") en el SI.

• - * Carácter vectorial de la tensión: La tensión es una magnitud vectorial de la misma dirección y sentido que la fuerza aplicada a la superficie del material, aunque en el ensayo de tracción solamente interesa su módulo. La tensión se puede descomponer en un vector perpendicular a la superficie, tensión normal, y otro vector que es la proyección sobre la superficie, denominada tensión tangencial o cortante.

• - Deformación o alargamiento unitario en un instante del ensayo (∈): Cociente entre el alargamiento (ΔL) experimentado y su longitud inicial (L):.

La deformación es una magnitud que puede expresarse en tanto por ciento:.

Diagrama tensión-deformación

En el diagrama tensión-deformación se pueden apreciar dos zonas:.

• - Zona elástica (O-2): La deformación experimentada por la probeta no es permanente. Si en cualquier punto entre O y 2 se detiene el ensayo, la probeta recuperará su longitud inicial.

• - Zona plástica (2-4): Los alargamientos son permanentes. Si el ensayo se detiene en el punto 3, la probeta recupera la deformación elástica () persistiendo al final de una deformación remanente o plástica ().

Dentro de la zona elástica se distinguen:.

• - Zona proporcional: Existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación experimentada por la probeta.

siendo E el módulo de Young o módulo de elasticidad longitudinal, medido en N/m².

• - Zona no proporcional: Las deformaciones no son permanentes. Si se detiene el ensayo y se deja de aplicar una fuerza a la probeta, recupera su longitud inicial. No existe una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación.

Dentro de la zona plástica se distinguen:.

• - Zona de deformación plástica uniforme: La curva se hace más tendida, no es necesario un incremento de carga elevado para conseguir grandes alargamientos. La fuerza máxima dividida entre la sección inicial de la probeta determina la resistencia a la tracción (), punto en el que finaliza la zona plástica de deformación uniforme.

• - Zona de estricción o de deformación plástica localizada: La deformación se localiza en una determinada zona de la probeta, la tensión disminuye y la probeta termina por romper dicha zona.

Si se reinicia el ensayo, la curva de tracción coincidirá con la curva de descarga, y la zona elástica se hace mayor. Con esto se consigue un endurecimiento por deformación.

En estos ensayos las cargas actúan instantáneamente para medir la resistencia al choque o la tenacidad de los materiales.

Ensayo de tracción por choque

Una forma de medir la tenacidad de los materiales consiste en realizar un ensayo de tracción simple en el que la velocidad de aplicación de la fuerza sea alta. El área comprendida entre la curva de esfuerzos y el eje de abscisas representa el trabajo necesario para romper el material. El trabajo dividido por el volumen de la probeta utilizada proporciona una medida de su tenacidad al impacto.

Este tipo de ensayos es poco frecuente, ya que la preparación de las probetas resulta más cara.

Ensayo de flexión por choque

El más utilizado es el ensayo de resiliencia, también conocido como ensayo Charpy. En este ensayo se dispone de una probeta de sección cuadrada de 10 x 10 mm y 55 mm de longitud, en cuya parte central se ha realizado previamente una entalla de 2 mm de profundidad en forma de U o V, con un fondo cilíndrico de 0,25 mm de radio.

El ensayo consiste en golpear la probeta por el lado opuesto a la entalla") con un péndulo que se deja caer desde cierta altura.

La resiliencia "Resiliencia (ingeniería)") se calcula dividiendo la energía consumida por el material en la rotura entre la sección de la probeta por su parte entallada (). Si la entalla tiene forma de U, se usará KCU, y si tiene forma de V se usará KCV.

La resiliencia se mide en J/m².

Los péndulos de Charpy están normalizados. En la posición inicial poseen una energía de 300 J, y en el momento del impacto de la probeta se mueven a una velocidad aproximada de 5 m/s.

Si la probeta no llega a romperse, el valor de la resiliencia no quedará definido. Si sucede esto, debe de indicarse en los resultados obtenidos.

Los ensayos de control de defectos es el sometimiento de un producto manufacturado a una serie de pruebas y ensayos que garantizan la inexistencia de defectos. Pretende detectar las imperfecciones existentes en las piezas. Aparte de realizar estas pruebas, el control ha de perpetuarse mientras estén en funcionamiento, para que éste sea seguro.

Actualmente los métodos más utilizados son:.

• - Ensayos estanqueidad: Se utilizan gas penetrantes para localizar pérdida.

• - Ensayos macroscópicos: Se utilizan líquidos penetrantes para localizar grietas, poros, etc.

• - Ensayos ópticos: Se suministra información acerca de grietas, poros, etc., mediante el microscopio.

• - Ensayos magnéticos: Se utilizan para detectar defectos de continuidad y el estado superficial.

• - Ensayos eléctricos: Se utilizan para detectar defectos en las vías de ferrocarril. Están basados en la variación de la resistencia eléctrica.

• - Ensayos con ultrasonidos de 105 a 107 kHz de frecuencia: Detectan defectos de continuidad en los materiales y la profundidad a la que se encuentran.

• - Ensayos con rayos x y ɣ: Se obtienen radiografías y gammagrafías de las piezas ensayadas, que ponen de manifiesto las irregularidades. Las rayos x se utilizan para espesores de hasta 10 cm, y los rayos ɣ para espesores de hasta 25 cm.

• - El ensayo industrial.