| Máquina de ensayo de tracción | |
|---|---|
|
Bastidor de carga Las máquinas de ensayos de tracción pueden venir en configuraciones de una o dos columnas en función de su capacidad de fuerza. |
|
|
Software El software de prueba es donde los operadores configuran los métodos de prueba y los resultados de salida. |
|
|
Célula de carga La célula de carga es un transductor que mide la fuerza aplicada a la muestra de prueba. Las células de carga Instron tienen una precisión de hasta 1/1000 de capacidad de la célula de carga. |
|
|
Mordazas y utillajes Hay disponible una amplia gama de mordazas y utillajes para acomodar muestras de prueba de diferentes materiales, formas y tamaños. |
|
|
Medición de la deformación Algunos métodos de prueba requieren la medición del alargamiento de una muestra bajo carga. El AVE2 de Instron puede medir cambios en la longitud de la muestra hasta ±1 µm o el 0,5 % de la lectura. |
|
PREPARACIÓN DE UN ENSAYO DE TRACCIÓN
Para realizar un ensayo de tracción, un operario debe realizar un conjunto de tareas para garantizar que el ensayo se realice de acuerdo con las normas internas y/o externas para ese cometido. Dependiendo del laboratorio, estas tareas pueden estar parcial o totalmente automatizadas, aunque la responsabilidad de la corrección de la preparación siempre recae en el operario.
Selección del método de ensayo
Después de cargar la muestra en el sistema y conectar el extensómetro, es el momento de iniciar el ensayo. Al preparar el ensayo, habrá seleccionado el método adecuado en el software de ensayos e introducido los parámetros necesarios en relación con la velocidad del ensayo, las mediciones de las muestras o los criterios de finalización. Tras indicar al sistema que arranque, la máquina aplicará fuerza de tracción a la muestra según lo prescrito por el método de ensayo y registrará los datos a medida que la muestra responda a la tensión. Una vez finalizada la prueba, la muestra se puede eliminar y los datos se pueden exportar para continuar el estudio.
Las geometrías de las muestras varían ampliamente en función del material que se está probando y del método de ensayo o norma que se esté aplicando. Los organismos rectores como ASTM e ISO ofrecen requisitos de muestras estandarizados para diferentes materiales, lo que permite que sus propiedades se comparen de forma fiable entre diferentes lotes y fabricantes.
Las muestras de tracción se suelen mecanizar o moldear en forma de huesos de perro, que proporcionan "hombros" diseñados para ser sujetados por las mordazas de la máquina de ensayo y una "longitud libre entre mordazas" en la que se medirán las propiedades de tracción. Las dimensiones de estos hombros, la longitud libre entre ellos y la longitud y anchura de toda la muestra se prescriben según la norma del ensayo.
Según las dimensiones y la textura del material, pueden ser necesarios diferentes tipos de mordaza y superficies de la cara de la mordaza para sujetar correctamente las muestras. Las mordazas están disponibles en una amplia variedad de capacidades de fuerza y con superficies recubiertas de goma, lisas, dentadas y de otros tipos. Para garantizar que la fuerza se aplica en la dirección correcta, hay disponibles diferentes dispositivos de alineación para ayudar a los operarios a insertar una muestra en las mordazas.
La deformación es una medición de este parámetro en una muestra bajo tensión y es una parte básica de la caracterización de materiales requerida por la mayoría de las normas de ensayo. Los dispositivos de medición de la deformación, como los extensómetros, suelen utilizarse para realizar esta medición. Los dispositivos de contacto, como los extensómetros de pinza, se acoplan a la muestra después de haberla colocado en las mordazas.
Después de cargar la muestra en el sistema y conectar el extensómetro, es el momento de iniciar el ensayo. Al preparar el ensayo, habrá seleccionado el método adecuado en el software de ensayos e introducido los parámetros necesarios en relación con la velocidad del ensayo, las mediciones de las muestras o los criterios de finalización. Tras indicar al sistema que arranque, la máquina aplicará fuerza de tracción a la muestra según lo prescrito por el método de ensayo y registrará los datos a medida que la muestra responda a la tensión. Una vez finalizada la prueba, la muestra se puede eliminar y los datos se pueden exportar para continuar el estudio.
ANÁLISIS DE DATOS DE PRUEBA DE TRACCIÓN Comprender las propiedades mecánicas de los materiales
La medición de un material o producto en tensión permite a los fabricantes obtener un perfil completo de sus propiedades de tracción. Cuando se trazan en un gráfico, estos datos dan como resultado un curva de tensión o deformación que muestra cómo reaccionó el material a las fuerzas que se aplicaban. Aunque diferentes normas exigen la medición de diferentes propiedades mecánicas, los puntos de mayor interés suelen ser el punto de rotura o fallo, el módulo de elasticidad, el límite elástico y la deformación.
Máxima resistencia a la tracción
Una de las propiedades más importantes que podemos determinar sobre un material es su máxima resistencia a la tracción (UTS). Es el esfuerzo máximo que soporta una muestra durante el ensayo. El UTS puede equivaler o no a la resistencia a la rotura de la muestra, dependiendo de si el material es frágil, dúctil o presenta propiedades de ambos. A veces, un material puede ser dúctil cuando se ensaya en un laboratorio, pero, cuando se pone en servicio y se expone a temperaturas extremadamente frías, puede pasar a tener un comportamiento frágil.
Ley de Hooke
Para la mayoría de los materiales, la parte inicial del ensayo mostrará una relación lineal entre la fuerza o carga aplicada y el alargamiento mostrado por la muestra. En esta región lineal, la línea obedece a la relación definida como "Ley de Hooke", en la que la relación entre la tensión y la deformación es una constante. E es la pendiente de la línea en esta región donde la tensión (σ) es proporcional a la deformación (ε) y se denomina módulo de elasticidad o módulo de Young:
$$E = {σ\ \overε}$$
Módulo de elasticidad
El módulo de elasticidad es una medida de la rigidez del material que sólo se aplica en la región lineal inicial de la curva. Dentro de esta región lineal, la carga de tracción puede retirarse de la muestra y el material volverá a estar exactamente en el mismo estado en el que se encontraba antes de la aplicación de la carga. En el momento en que la curva deja de ser lineal y se desvía de la relación rectilínea, deja de aplicarse la Ley de Hooke y se produce una cierta deformación permanente en la muestra. Este punto se denomina límite elástico o proporcional. A partir de ahí en la prueba de tracción, el material reacciona plásticamente a cualquier aumento adicional de la carga o la tensión. No volverá a su estado original, sin tensión, si se retira la carga.
Límite elástico
El límite elástico de un material se define como la tensión aplicada al material a partir de la cual comienza a producirse la deformación plástica.
Método de compensación
Para algunos materiales (p. ej., metales y plásticos), la desviación de la región elástica lineal no puede identificarse fácilmente. Por lo tanto, se permite un método de compensación para determinar el límite elástico del material. Esta metodología se aplica habitualmente cuando se mide la resistencia elástica de los metales. Cuando se prueban metales aplicando las normas ASTM E8/E8M, se especifica una compensación expresada en porcentaje de deformación (generalmente del 0,2 %). La tensión (R) que se determina a partir del punto de intersección "r" cuando la línea de la región elástica lineal (con pendiente igual al módulo de elasticidad) se traza desde la compensación "m" se convierte en el límite elástico de compensación.
Módulos alternativos
Las curvas de tracción de algunos materiales no tienen una región lineal muy bien definida. En estos casos, la norma ASTM E111 proporciona métodos alternativos para determinar el módulo de un material, así como el módulo de Young. Estos módulos alternativos son el módulo secante y el módulo tangente.
Deformación
También podemos encontrar la cantidad de estiramiento o alargamiento que la muestra se somete durante las pruebas de tracción. Esto se puede expresar como una medida absoluta en el cambio de longitud o como una medida relativa llamada "deformación". La deformación en sí puede expresarse de dos maneras diferentes, como "deformación de ingeniería" y "deformación verdadera".
La deformación de ingeniería es probablemente la expresión más fácil y común de la deformación utilizada. Expresa la relación entre el cambio de longitud y la longitud original:
$$e = {L-Lₒ \ \over Lₒ} = { \Delta L\over Lₒ}$$
La deformación verdadera es similar, pero basada en la longitud instantánea de la muestra a medida que avanza el ensayo, donde Li es la longitud instantánea y L0 la longitud inicial:$$ε = In {Lᵢ \ \over Lₒ}$$
EQUIPOS DE ENSAYO DE TRACCIÓN INSTRON Sistemas, componentes y piezas
Las máquinas de ensayo de tracción están disponibles en diferentes tamaños y capacidades de fuerza que van desde 0,02 N hasta 2000 kN. La mayoría de los ensayos de baja fuerza se realizan en una máquina electromecánica de una o dos columnas de sobremesa, mientras que las aplicaciones de mayor fuerza requieren bastidores de modelo de suelo. Los sistemas de la serie 6800 de Instron están disponibles en rangos de capacidad de hasta 300 kN y pueden realizar una amplia gama de diferentes tipos de ensayos, incluyendo tracción, compresión, flexión, pelado, desgarro, cizallamiento, fricción, torsión y perforación, entre otros. Los sistemas servohidráulicos de la serie Industrial de Instron están diseñados para realizar ensayos de mayor capacidad en metales de alta resistencia, aleaciones y composites avanzados.
Sistemas de pruebas universales de hasta 300 kN
Sistemas de prueba de modelo de mesa y modelo de suelo de una y dos columnas que tienen un rango de capacidad de fuerza de 0,02 N (2 gf) a 300 kN.
Más información
Sistemas de ensayos universales industriales de hasta 2000 kN
La serie industrial de Instron incluye bastidores con espacios de ensayo simples o dobles y su capacidad de fuerza oscila entre 300 kN y 2000 kN.
Más informaciónPara ensayos de plásticos, metales, composites, elastómeros, textiles y componentes
N.º de catálogo 2712-XXX
Más información
N.º de catálogo 2716-XXX
Más información
N.º de catálogo 2710-XXX
Más información
N.º de catálogo 2742-XXX, 2743-XXX
Más información
N.º de catálogo 2713-XXX
Más información
N.º de catálogo 2810-410, 2714-XXX
Más información
N.º de catálogo W-52XX, 53XX
Más información
N.º de catálogo W-54XX
Más información
Soluciones de contacto y sin contacto para medición de la deformación
Más información
N.º de catálogo 2665-750
Más información
N.º de catálogo 2630-XXX
Más información
ASTM
- ASTM A370 | Métodos de ensayo normalizados y definiciones para los ensayos mecánicos de productos de acero
- ASTM A416 | Especificación estándar para cables de acero de siete alambres de baja elasticidad para hormigón pretensado
- ASTM A48 | Especificación normalizada para piezas de fundición de hierro gris
- ASTM A746 | Especificación estándar para tuberías de alcantarillado por gravedad de hierro dúctil
- ASTM A996 | Especificación normalizada para barras deformadas de acero de carril y de acero de eje para refuerzo de hormigón
- ASTM C297 | Método de ensayo normalizado para la resistencia a la tracción plana de construcciones tipo sándwich
- ASTM D1037 | Métodos de ensayo normalizados para evaluar las propiedades de los materiales de tableros de fibra y partículas de madera
- ASTM D1414 | Métodos de ensayo normalizados para juntas tóricas de caucho
- ASTM D1708 | Método de ensayo normalizado de las propiedades de tracción de los plásticos mediante el uso de muestras de microtracción
- ASTM D2256 | Método de ensayo normalizado de las propiedades de tracción de los hilos por el método de hebra única
- ASTM D3039 | Método de ensayo normalizado de las propiedades de tracción de los materiales compuestos de matriz polimérica
- ASTM D4018 | Métodos de ensayo normalizados de las propiedades de los hilos continuos de fibra de carbono y grafito
- ASTM D412 | Métodos de ensayo normalizados para caucho vulcanizado y elastómeros termoplásticos — Tensión
- ASTM D4632 | Método de ensayo normalizado para la carga de rotura y el alargamiento de geotextiles
- ASTM D5034 | Método de ensayo estándar para la resistencia a la rotura y el alargamiento de tejidos textiles (ensayo de arrancado)
- ASTM D5035 | Método de ensayo estándar para fuerza de rotura y alargamiento de tejidos textiles (método de la tira)
- ASTM D5766 | Método de ensayo estándar para la resistencia a la tracción en orificio abierto de laminados compuestos de matriz polimérica
- ASTM D5961 | Método de ensayo estándar para la respuesta portante de los laminados compuestos de matriz polimérica
- ASTM D638 | Método de ensayo normalizado de las propiedades de tracción de plásticos
- ASTM D7269 | Métodos de ensayo normalizados para la prueba de tracción de hilos de aramida
- ASTM D882 | Método de ensayo estándar para determinar las propiedades de tracción de láminas delgadas de plástico
- ASTM A416 | Especificación estándar para cables de acero de siete alambres de baja elasticidad para hormigón pretensado
- ASTM D885 | Métodos de ensayo normalizados para cordones de neumáticos, tejidos para cordones de neumático e hilos de filamentos industriales
- ASTM F2150 | Ensayos de tracción de hidrogeles poliméricos
- ASTM F606 | Ensayos de tracción de elementos de fijación, arandelas, indicadores de tensión directa y remaches
- ASTM F2516 | Método de ensayo normalizado para la prueba de tracción de materiales superelásticos de níquel-titanio
- ASTM E8 | Métodos de ensayo normalizados para pruebas de tracción de materiales metálicos
ISO
- ISO 10319 | Ensayo de tracción de ancho amplio de geosintéticos
- ISO 10555 | Ensayo de tracción de catéteres intravasculares estériles y de un solo uso
- ISO 11193 | Ensayo de tracción de guantes médicos de un solo uso
- ISO 13934 | Ensayo de tracción de tejidos (método de arrancado)
- ISO 15630 | Ensayos de acero para el armado y pretensado del hormigón
- ISO 1798 | Resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura de materiales poliméricos celulares flexibles
- ISO 1926 | Propiedades de tracción de los plásticos celulares rígidos
- ISO 2062 | Fuerza de rotura y alargamiento a la rotura de hilos
- ISO 3183 | Ensayo de tracción de tubos y tuberías
- ISO 37 | Propiedades de tracción del caucho vulcanizado o termoplástico
- ISO 527-2 | Propiedades de tracción de los plásticos
- ISO 527-3 | Ensayo de tracción de láminas y películas delgadas de plástico
- ISO 527-4 | Propiedades de tracción de compuestos plásticos isótropos y ortótropos reforzados con fibras
- ISO 6892 | Ensayo de tracción de metales y materiales metálicos
Otros
- ANSI/AWS B4.0 | Métodos normalizados de ensayo mecánico de soldaduras
- BS EN 319 | Resistencia a la tracción de los tableros de partículas y de fibras
- BS EN 2561 | Ensayos de tracción de plásticos reforzados con fibra de carbono
- BS EN 2597 | Propiedades de tracción de plásticos unidireccionales reforzados con fibra de carbono
- IS 1608 | Ensayo de tracción de materiales metálicos a temperatura ambiente
- TAPPI 220, 456, & 494 | Ensayo de tracción del papel