La guía más completa sobre la norma ASTM A370

Aunque la norma ASTM A370 hace referencia a diferentes tipos de ensayo, el enfoque principal es el ensayo de tracción. Las propiedades medidas con más frecuencia son las siguientes:

• Módulo de elasticidad–: una medición de la resistencia a la deformación elástica de un material
• Resistencia a la deformación: el esfuerzo al cual un material se deforma de manera permanente
• Resistencia a la tracción: la fuerza o esfuerzo máximo que el material puede resistir
• Reducción del área: una medición de la ductilidad de un material
• Elongación total–: una medición del porcentaje de incremento en la longitud después del fallo

Como los ensayos de la norma ASTM A370 se ejecutan en una amplia gama de productos de acero y geometrías de espécimen, los requisitos de fuerza del sistema pueden variar en gran medida. La serie industrial de Instron ofrece marcos de ensayo adecuados para ensayar piezas redondas de acero inoxidable maquinado (300 kN) hasta productos tubulares de pared gruesa (2000 kN). Los marcos de carga de serie industrial incluyen tuercas de bola de alta rigidez y columnas, medición de carga con medidor de tensión y eliminación de la reacción para mayor durabilidad. Estas características contribuyen al mejor desempeño al generar resultados más precisos y minimizar la cantidad de energía almacenada durante un ensayo, esto es muy evidente al ensayar materiales de alta resistencia como alambre de resortes y sujetadores de gran diámetro.

Las geometrías del espécimen de la norma ASTM A370 pueden ser redondas fresadas, planas o de fábrica. La norma define las dimensiones para muchos tipos comunes de espécimen, incluidos barras, tubos, sujetadores, alambres y especímenes redondos.

Si bien existen muchas tecnologías de agarre diferentes adecuadas para el ensayo de materiales redondeados y planos, los agarres hidráulicos de cuña o acción lateral son opciones populares y versátiles, aunque algunos de los materiales dentro de la norma ASTM A370 (tubos y sujetadores, por ejemplo) requieren soluciones más específicas. 

Este anexo abarca los requisitos de dimensiones del espécimen y longitud del calibre del extensómetro para material de barras laminadas en caliente y acabadas en frío, para formas de espécimen planas, redondas, cuadradas, hexagonales y octogonales. En general, se recomiendan los agarres de cuña proporcionales cuando se ensaye material de barra. Sin embargo, debido a la resistencia a la tracción extremadamente alta, algunos materiales de barra (en especial, el tipo usado para fabricar resortes) puede provocar graves daños a las caras de mordazas de un agarre de cuña estándar cuando se produce un desplazamiento en un ensayo de tracción. En estos casos recomendamos un agarre proporcional de acción lateral a fin de sostener el material con mayor seguridad durante el ensayo y cuando se produce el fallo del espécimen.

Todos los especímenes de barra laminadas en caliente requieren un instrumento de longitud de calibre de 8” para la medición de deformación, dado que representan una sección completa sin mecanizar. Algunas opciones adecuadas para extensometría son AUTOX750 de Instron con longitud de calibre ajustable, o un dispositivo manual acoplable con una longitud de calibre de 8” dedicada como el W-6280-8 y W-6280-200 serie E de Instron. Lamentablemente, el material laminado en caliente no se puede ensayar usando un extensómetro sin contacto como el AVE2 de Instron, dado que los residuos de escamas producidos durante el ensayo provocarán que las marcas del calibre se salgan del espécimen o que el instrumento pierda de vista las marcas del calibre.

Los especímenes de material acabado en frío tienen una sección reducida para maquinar que usa un extensómetro de longitud de calibre de 2” como el AUTOX750, AVE2 o un dispositivo manual acoplable. La extensometría Clase B2 es adecuada para una excentricidad del 0,2 %, pero se recomienda un dispositivo clase B1 si es necesario un cálculo de deformación con porcentaje más bajo.

El Anexo 1 también abarca los requisitos del ensayo de curvatura para barras laminadas en caliente y con acabado en frío. Los ensayos se ejecutan en material de sección completa cuando las dimensiones del material lo permiten y el anexo especifica las dimensiones para especímenes maquinados cuando corresponda. Los ensayos de curvatura se ejecutan para inspeccionar visualmente grietas en la superficie del material y requiere los accesorios de ensayo de curvatura W-6810 y W-6812 de Instron. 

Al ensayar productos tubulares, como un conducto de sección completa o especímenes con forma de hueso de perro cortados de un conducto o tubo, la solución adecuada y económica es un agarre de cuña proporcional. Si no se desea el aplanamiento del extremo de los especímenes con forma de hueso de perro, recomendamos usar juegos de mordazas curvas, que son especialmente útiles para ensayar especímenes con paredes gruesas y mayor resistencia a la tracción, dado que eliminan el desplazamiento e incrementan la precisión de la deformación al inicio del ensayo.

Las soluciones para la medición de deformación en conductos y tubos pueden ser extensómetros automáticos de contacto como el AUTOX750 o un dispositivo manual acoplable como la serie W-6280 de Instron. Para ensayar productos tubulares de sección completa, el AUTOX750 acepta un diámetro máximo de espécimen de 100 mm con una longitud de calibre de 2”. La extensometría Clase B2 es adecuada para una excentricidad del 0,2 %, pero se recomienda un dispositivo clase B1 si es necesario un cálculo de deformación con porcentaje más bajo.

El Anexo 2 también describe varios ensayos de compresión para comprobar la ductilidad de determinados productos tubulares, entre otros, ensayos de aplanamiento, aplanamiento inverso, impacto, brida, ensanchamiento, curvatura y curvatura guiada transversal. Los yunques y matrices de compresión básica pueden satisfacer las necesidades de muchos de estos ensayos, con la excepción del ensayo de curvatura guiada, para el que Instron ofrece el accesorio W-6810. 

El ensayo de sujetadores requiere accesorios especiales de agarre que soporten la cabeza del sujetador y concentren el esfuerzo de tracción en la parte roscada del espécimen. Constan de soportes para perno y arandelas de varios diámetros, ángulos, roscas y pasos para adaptarse a cada tamaño específico de sujetador. En el caso de que un sujetador sea demasiado largo para ensayarse en un sistema de ensayo determinado, se puede maquinar un espécimen tradicional de 0,505” con longitud de calibre estándar de 2” para el ensayo. Además de los ensayos axiales, también son importantes dos tipos de ensayos cortantes (doble y simple) requeridos por la norma ASTM F-606 y MIL-STD 1312, junto con ensayos de prueba de tuerca con un mandril de prueba de tuerca.

En general, no se requiere extensometría cuando se ensayan sujetadores, aunque puede ser útil para determinar si el material presenta alguna deformación. Una elección adecuada es W-E439 de Instron.

El Anexo 4 se enfoca principalmente en dos tipos de agarre para productos de alambre redondo: un agarre secundario de cuña y un agarre con amortiguación tipo leva. Estas dos soluciones se consideran adecuadas para ensayar alambre de menor capacidad que también es maleable. La longitud de calibre para ensayar especímenes de alambre redondo de sección completa es 10”. Las roturas de mordazas pueden ser un desafío frecuente cuando se ensaya este tipo de espécimen, dado que cuando ocurre el fallo del espécimen cerca de los agarres, el resultado del ensayo no se puede informar. Debido a esto, es importante la alineación del agarre. Si se requiere la medición de la deformación, un dispositivo acoplable con longitud de calibre de 10” es adecuado, como en la solución automática AUTOX750.

Solución de alambre redondo A370
Agarre de cable de neumático 2714-107

In the most recent update to ASTM A370, annex A7 (multi-wire strand) and annex A9 (steel reinforcing bar) have been moved to their respective product standards ASTM A1061/A1061M and ASTM A615. Due to their lengthy inclusion in past versions of ASTM A370, we will still touch on those applications within this guide. 

7 wire strand is normally used in the production of pre-stressed concrete. It is difficult to test stranded wire without the right equipment, and although a proportional wedge grip is acceptable, a non-proportional side-acting grip is a much better choice for both consistency and results. Per the ASTM A1061/A1061M standard, specimen lengths are 48 inches and require a 24” gauge length strain device for proper measurement of change in length.

Reinforcing bar, or “rebar” is another material where specimens do not include a reduced section and thus requires an 8”/200mm gauge length extensometer. A proportional wedge grip is appropriate for this test. In North America the sizing convention is based upon # 8 rebar being a nominal 1”, or 8/8 ths. The largest diameter material included in the product standard within recent years is # 20 thread bar which also includes a tensile strength of 100 ksi. Testing of the largest product yields peak test loads of 720,000 lbs. An additional test under the AC133 standard is a rebar coupling test that runs in a through zero cyclic manner using a dual side-acting, or single side-acting non proportional grip.