ENSAYO DE TRACCIÓN
Una introducción

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:

$$E=\frac{\sigma }{\epsilon }$$

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:

$$e=\frac{L-Lₒ}{Lₒ}=\frac{\mathrm{\Delta }L}{Lₒ}$$

La deformación verdadera es similar, pero basada en la longitud instantánea de la muestra a medida que avanza el ensayo, donde L_i es la longitud instantánea y L₀ la longitud inicial:

$$\epsilon =In\frac{Lᵢ}{Lₒ}$$