ISO 6892-1:2009: ensayo de tracción de materiales metálicos

Cómo ejecutar un ensayo de tracción en metales según la norma ISO 6892

ISO 6892, lámina de metal

 

La norma ISO 6892-1 es una de las normas de ensayo adoptadas con más frecuencia para el ensayo de tracción de materiales metálicos a temperatura ambiente. La versión más reciente de esta norma se lanzó en 2016 y describe tres métodos de ensayo diferentes: Método A1, Método A2 y Método B. La norma ISO 6892-1 es similar, pero no equivalente, a la norma ASTM E8/E8M. Esta guía está diseñada para presentarle los elementos básicos del ensayo de tracción de la norma ISO 6892-1, y le ofrecerá un resumen del equipo, software y especímenes de tracción necesarios para el ensayo de materiales. Sin embargo, cualquier persona que planifique realizar el ensayo no debe considerar esta guía como un sustituto de la norma completa.

Evolución de la norma

La norma ISO 6892-1:2016 es la versión actual de la norma de ensayo de metales que sufrió varias iteraciones. Instron participa activamente en el comité, eso nos permite asegurarnos de que nuestros productos cumplen con la norma y que nuestro equipo conozca los cambios venideros. La versión previa, ISO 6892-1:2009, era un reemplazo de la norma ISO 6892 anterior y también de la popular norma EN10002-1:2001.

Una de las evoluciones más grandes de la norma ISO 6892-1 se relacionó ampliamente con los métodos del control de ensayo, que pueden representar un desafío importante en los ensayos de tracción en metales. Esta evolución fue principalmente guiada por el trabajo realizado como parte del proyecto TENSTAND, donde se identificó que las tasas de ensayo entre diferentes máquinas que ensayan según la misma norma producirán diferentes resultados debido a la sensibilidad de la tasa de deformación de los materiales. La versión 2009 introdujo tasas de ensayo basadas en la tasa de deformación (Método A) y se convirtió en el método preferido. El método de ensayo tradicional heredado de EN10002:2001 se basó en el mantenimiento de la tasa de esfuerzo en la región elástica, esto era necesario para las máquinas de operación manual. Este método original también se retuvo, y se convirtió en el 'Método B' de la versión 2009 de la norma.

La presentación del Método A provocó confusión, dado que muchos usuarios pensaban que el Método A solo se podría ejecutar usando equipo capaz de controlar la deformación en circuito cerrado, mientras que también podía ejecutarse usando una velocidad uniforme de cruceta. Para aclarar esta situación, la norma ISO 6892-1 se volvió a revisar y se generó la versión actual, ISO 6892-1:2016. La versión 2016 incluye tres métodos de ensayo, A1, A2 y B, donde el anterior Método A se dividió en dos métodos de ensayo diferentes claramente definidos, Método A1 (control de deformación en circuito cerrado) y Método A2 (velocidad uniforme de cruceta), mientras que el Método B sigue basado en el mantenimiento de la tasa de esfuerzo en la región elástica. Se agregó una nota al Método B para aclarar el rango del ensayo donde debe mantenerse un control del esfuerzo. El siguiente video analiza el Método A1 con más detalles.


¿Qué mide?

La norma ISO 6892-1 mide las propiedades de tracción de materiales metálicos en cualquier forma a temperatura ambiente. Los ensayos ejecutados en condiciones controladas deben realizarse a una temperatura de 23 grados Celsius más o menos 5 grados. La norma ISO 6892-1 mide muchas propiedades de tracción diferentes; entre ellas, las más frecuentes son:

Resistencia a la deformación: el esfuerzo al cual un material se deforma de manera permanente. La norma ISO 6892-1 determina la resistencia a la deformación superior e inferior: según el fenómeno de deformación, la norma ISO 6892-1 especifica los requisitos de resistencia a la deformación superior e inferior para material deformado de manera no continua y el método de excentricidad de deformación para el material deformado de forma continua. 

Punto de elongación hasta deformación: solo es adecuado para material que se deforma de manera no continua, el punto de elongación hasta deformación es la diferencia entre la elongación del espécimen al inicio y la finalización de la deformación no continua (el área donde ocurre un incremento de la deformación sin un incremento del esfuerzo).

Resistencia a la tracción: la fuerza o esfuerzo máximo que el material puede resistir durante un ensayo de tracción.

Reducción del área: una medición de la ductilidad de un material. Esto es la diferencia entre el área transversal original de un espécimen y el área de su sección transversal más pequeña después del ensayo, generalmente expresada como una disminución porcentual en la sección transversal original. La sección transversal más pequeña puede medirse en o después de la fractura.

 

Tipos de desempeño del metal

 

Especímenes

La norma ISO 6892-1 sirve para una amplia variedad de tipos de espécimen, debido a la enorme gama de aplicaciones en las que se usan materiales metálicos. Los tipos principales de espécimen incluyen láminas, placas, alambres, barras y tubos. En los anexos encontrará los detalles completos sobre preparación y medición de los especímenes:

Anexo B: tipos de piezas de ensayo que se usarán para productos delgados: láminas, bandas y elementos lisos entre 0, 1 y 3 mm de grosor.

Anexo C: tipos de piezas de ensayo que se usarán para cables, barras y secciones con un diámetro o grosor de menos de 4 mm.

Anexo D: tipos de piezas de ensayo que se usarán para láminas y elementos lisos de un grosor igual o superior a 3 mm y alambres, barras y secciones de diámetro o grosor igual o superior a 4 mm.

Sistema de ensayo de materiales

Como los ensayos de la norma ISO 6892-1 se ejecutan en una amplia gama de metales, los requisitos de fuerza del sistema varían en gran medida. El sistema de medición de fuerza de la máquina de ensayo debe cumplir con la norma ISO 7500-1, clase 1 o mejor. La serie 5900 de Instron® ofrece marcos de ensayo ideales para ensayar láminas de metal (10 kN) hasta placas de acero (600 kN). La serie 5900 ofrece un marco de carga superior que incluye cojinetes precargados, tuercas de bola de precisión, una cruceta y viga de base extremadamente rígidas y correas de mando de baja elasticidad. Estas características contribuyen a un desempeño general avanzado y producen resultados muy precisos. Las características también ayudan a minimizar cantidad de energía almacenada durante el ensayo, esto es muy evidente cuando se ensayan materiales metálicos muy resistentes según la norma ISO 6892-1.

Serie 5900 de Instron

Agarres

Existen muchas tecnologías de agarre diferentes ideales para ensayos según la norma ISO 6892-1 (cuña, hidráulico, neumático, etc.), se pueden clasificar como proporcionales o no proporcionales según la forma en que ejercen fuerza de sujeción sobre el espécimen.

Con los agarres proporcionales, la fuerza ejercida sobre el espécimen es proporcional a la carga de tracción que se aplica. A medida que se incrementa la carga de tracción durante el ensayo, también se incrementa la fuerza de agarre sobre el espécimen. Los agarres de cuña son una opción popular para el agarre proporcional y pueden ser manuales, neumáticos e hidráulicos y son ideales para una amplia gama de aplicaciones de ensayo. La forma de un agarre de cuña es lo que permite que ejerza presión proporcional: a medida que se aplica fuerza de tracción al espécimen, el espécimen es estirado más firmemente en el área más angosta de la cuña y se incrementa la presión de agarre.

Con los agarres no proporcionales, la fuerza de sujeción sobre el espécimen permanece constante y es independiente de la carga de tracción aplicada. Esto es típico en los agarres de acción lateral y agarres de cuña hidráulicos clasificados para fatiga donde la fuerza de sujeción se genera mediante una fuente de energía que no está directamente asociada con la carga de tracción del espécimen. Generalmente, esta fuente es un suministro hidráulico de presión alta (210 bar/3000 psi o superior). Un beneficio de los agarres no proporcionales es que la fuerza de sujeción generalmente es más ajustable, esto ofrece más ventajas potenciales de aplicación. Por ejemplo, cuando se ensayan especímenes no maquinados, los ajustes finos pueden ayudan a los usuarios a alcanzar una presión de agarre óptima y, a la vez, minimizar las concentraciones de esfuerzo que podrían provocar un fallo prematuro.

Agarres de alta fuerza de Instron

Extensómetros

Existen tres tipos diferentes de extensómetros que se usan típicamente en los ensayos de la norma ISO 6892-1: dispositivos acoplables, dispositivos sin contacto y extensómetros automáticos de contacto. Según los cálculos necesarios, los extensómetros deben cumplir con la norma ISO 9513 clase 1 o 2. Los extensómetros acoplables como la serie 2630 son el tipo usado más común. Estos dispositivos pueden ofrecer una precisión increíble y datos de deformación estables y, en general, son más económicos que otros tipos. Deben ser lo suficientemente robustos para desempeñarse en laboratorios de ensayo de alta productividad y absorber cualquier impacto producido por la rotura de especímenes metálicos de gran capacidad si no se retiran durante el ensayo.

Los dispositivos automáticos de contacto como el AutoX750 ofrecen el beneficio de fuerzas de sujeción y colocación repetibles, que pueden reducir las variaciones entre las colocaciones manuales de extensómetros acoplables realizadas por diferentes operarios. Los dispositivos automáticos de contacto también se adaptan a múltiples longitudes de medición, esto puede ser rentable para usuarios que necesitan ensayar una diversidad de tipos de espécimen. El AutoX está diseñado para ser lo suficientemente robusto para permanecer durante todo el ensayo hasta el fallo. Sin embargo, cuando se combina con el software Bluehill® Universal, el AutoX750 puede configurarse para extraerse automáticamente justo antes del fallo del espécimen a fin de evitar el desgaste excesivo de los bordes del cuchillo.

Los dispositivos sin contacto, como el extensómetro de video avanzado AVE 2, ofrecen el beneficio de eliminar cualquier influencia provocada por el extensómetro que tiene contacto físico con el espécimen. Por ejemplo, si un espécimen de ensayo es muy delgado, como los metales de embalaje, el peso del dispositivo acoplable puede alterar los resultados en gran medida. Los bordes del cuchillo usados para fijar el dispositivo a un espécimen frágil también pueden dañar el espécimen y provocar el fallo prematuro. Además, como el AVE no tiene contacto con el material, no hay probabilidad de que el extensómetro se dañe o desgaste al ensayar materiales de alta capacidad.

 

Extensómetros

 

Software para ensayos

Casi todas las máquinas modernas de ensayo se entregan con software preinstalado y es importante que los cálculos del software de ensayo cumplan con la norma ISO 6892-1 y coincidan con los datos existentes. Los paquetes de software no son todos iguales y es importante saber que la plataforma que elige ofrece resultados confiables.

Miles de clientes en todo el mundo confían en Bluehill Universal® para ensayar sus materiales según la norma ISO 6892-1. Todos los cálculos requeridos en el ensayo de la norma ISO 6892-1 ya están preconfigurados en Bluehill Universal, pero para quienes prefieren comenzar desde cero y crear su propio método, la interfaz facilita el ingreso manual de los cálculos propios de los usuarios. El paquete de métodos para metales también ofrece métodos precargados para las siguientes normas: ASTM E8 / E8M, ASTM A370, ASTM 615, ASTM E646, ASTM E517, EN10002, ISO10113 y& ISO10275.

Productividad

La mayoría de los laboratorios que ejecutan ensayos según la norma ISO 6892-1 necesitan ensayar un gran volumen de especímenes periódicamente. Por este motivo, cualquier cosa que pueda incrementar la productividad es una ventaja. Afortunadamente, existen muchas opciones para incrementar la productividad de los ensayos de un laboratorio. Pequeñas modificaciones en el software pueden reducir tareas repetitivas y algunos agarres y extensómetros pueden reducir el tiempo de configuración e incrementar la repetibilidad, lo que reduce la necesidad de volver a realizar el ensayo. Por último, existe la opción de automatizar completamente el proceso de ensayo, esto permite que los ensayos se ejecuten durante varias horas sin interacción del operador.

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