Ensayo de fluencia
¿Qué es un ensayo de fluencia?
Un ensayo de fluencia, a veces denominado ensayo de relajación de tensiones, se utiliza para determinar la cantidad de deformación que experimenta un material con el paso del tiempo mientras está sometido a una carga de tracción o compresión continua a una temperatura constante. El término “fluencia” se define como la deformación que se produce durante un periodo de tiempo cuando un material se somete a una tensión constante a una temperatura constante.
Los ensayos de fluencia son fundamentales para materiales que deben soportar determinadas temperaturas de funcionamiento bajo carga. Al analizar los resultados de los ensayos de fluencia, los ingenieros pueden predecir la deformación de un material y diseñar productos que eviten fallos en condiciones ambientales variables.
En materiales como metales y aleaciones, las propiedades pueden cambiar de forma significativa a temperaturas elevadas o reducidas. La fluencia en metales suele producirse solo a altas temperaturas, mientras que la fluencia a temperatura ambiente —conocida como flujo en frío o deformación bajo carga— es más común en plásticos.
Los ensayos de fluencia se realizan habitualmente en los siguientes componentes y materiales:
- Trabajo del metal
- Muelles
- Juntas soldadas
- Materiales para altas temperaturas
Explicación de la curva del ensayo de fluencia
Los datos obtenidos en un ensayo de fluencia suelen presentarse como una gráfica de fluencia frente a tiempo, manteniendo constantes la tensión y la temperatura. La pendiente de la curva es la velocidad de fluencia y el punto final de la curva es el tiempo hasta la rotura.
Como se indica en el siguiente diagrama, la fluencia de un material puede dividirse en tres etapas.
- La fluencia primaria comienza a un ritmo rápido y se ralentiza con el tiempo.
- La fluencia secundaria tiene una velocidad relativamente uniforme.
- La fluencia terciaria presenta una velocidad de fluencia acelerada y termina con el fallo del material en el tiempo hasta la rotura.
Si se produce un fallo, se registra el tiempo hasta la rotura. Si una probeta no se fractura dentro del periodo del ensayo de fluencia, puede medirse la recuperación de la fluencia.
Cómo realizar un ensayo de fluencia
Para determinar las propiedades de fluencia, un material se somete a una carga constante prolongada de tracción o compresión a una temperatura elevada constante. Estos ensayos suelen realizarse en máquinas de ensayo universales o máquinas de ensayo dinámicas, diseñadas para aplicar cargas controladas durante periodos prolongados.
Durante el ensayo, la deformación del material se registra a intervalos de tiempo específicos y los datos globales se representan en un diagrama de fluencia frente a tiempo. La pendiente en cualquier punto de esta curva se conoce como velocidad de fluencia, cuyas unidades se expresan en in/in/h o en porcentaje (%) de alargamiento/h.
Mantener una temperatura constante durante un ensayo de fluencia es fundamental debido a la posible dilatación o contracción térmica del material.
Algunos ejemplos de normas que requieren ensayos de fluencia son ASTM E139, ASTM D2290, ASTM D2291 y ASTM D2294. Para obtener más detalles sobre los procedimientos de ensayo, consulte estas normas.
Cómo determinar la relajación de tensiones
Para determinar la relajación de tensiones de un material, la probeta se deforma una cantidad determinada y se registra una disminución de la tensión durante un periodo prolongado de exposición a una temperatura elevada constante.
La velocidad de relajación de tensiones es la pendiente de la curva en cualquier punto.
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