Ensayo de tracción ASTM E8 de materiales metálicos
Cómo realizar un ensayo de resistencia a la tracción en metales según la norma ASTM E8 / E8M
La norma ASTM E8 / E8M es una de las normas más utilizadas para determinar las propiedades de tracción de los materiales metálicos. Junto con la norma ASTM A370, sirve como método fundamental en los ensayos de materiales en todas las industrias.
Introducida originalmente en 1924 con la designación ASTM E8-24T, esta norma tiene la distinción de ser la norma de ensayo de metales más antigua que se utiliza activamente. A lo largo de las décadas, la norma ASTM E8 ha experimentado numerosas revisiones para reflejar los avances en las prácticas de ensayo y las necesidades de la industria.
En marzo de 2008 se produjo una importante actualización, cuando las normas ASTM E8 (unidades imperiales) y ASTM E8M (unidades métricas) se fusionaron en una única norma unificada: ASTM E8 / E8M. Esta consolidación simplificó el cumplimiento y mejoró la claridad para los ensayos globales.
Esta guía proporciona una introducción completa a los ensayos de tracción ASTM E8 / E8M, que incluye:
- Descripción general del proceso de ensayo de tracción
- Equipo necesario para el ensayo de materiales
- Software y accesorios de medición de la deformación
- Probetas de tracción estandarizadas
Si bien esta guía pretende proporcionar una descripción general útil, no sustituye a la lectura de la norma completa ASTM E8 / E8M. Aquellos que realicen ensayos según esta norma deben consultar directamente la documentación oficial para garantizar el pleno cumplimiento.
Propiedades clave de tracción medidas por ASTM E8 / E8M
La norma ASTM E8 / E8M se utiliza para evaluar las propiedades de tracción de materiales metálicos a temperaturas ambiente que oscilan entre 10 °C y 38 °C (50 °F y 100 °F). Esta norma es esencial para evaluar el rendimiento mecánico de los metales en diversas formas, incluidas chapas, placas, alambres y barras.
Si bien la norma ASTM E8 / E8M cubre una amplia gama de características de tracción, las siguientes son las propiedades que se miden con más frecuencia:
- Límite elástico: la tensión a la que un material experimenta una deformación permanente.
- Alargamiento del punto de fluencia: la fase de transición en la que el material pasa de la deformación elástica a la plástica.
- Resistencia a la tracción: la fuerza o tensión máxima que un material puede soportar antes de la rotura.
- Reducción del área: una medida de la ductilidad, calculada por la disminución del área de la sección transversal después de la fractura.
Estas propiedades son fundamentales para la selección de materiales, el control de calidad y el diseño de ingeniería, lo que convierte a la norma ASTM E8 / E8M en una piedra angular en los ensayos metalúrgicos y el análisis mecánico.
ELECCIÓN DEL SISTEMA DE ENSAYO ADECUADO
Dado que los ensayos de tracción ASTM E8 / E8M se realizan en una amplia gama de materiales metálicos, desde chapas metálicas delgadas hasta placas de acero gruesas, la fuerza de ensayo requerida puede variar significativamente. Para adaptarse a esta diversidad, los sistemas de ensayo universal de la serie 6800 de Instron ofrecen una línea versátil de máquinas de ensayo universal con capacidades de carga que van desde 10 kN para materiales ligeros (es decir, chapa metálica) hasta 600 kN para aplicaciones de alta resistencia como el ensayo de placas de acero.
Los bastidores de carga de la serie 6800 están diseñados para ofrecer precisión y durabilidad, y cuentan con:
- Cojinetes precargados
- Husillos de bolas de precisión
- Traviesa y viga base robustas
- Correas de transmisión de baja elongación
Estos componentes mecánicos avanzados contribuyen a obtener resultados de alta precisión y un almacenamiento de energía mínimo, lo cual es especialmente importante al ensayar materiales de alta resistencia, como las aleaciones de sistemas de propulsión aeroespacial, los aceros estructurales para puentes colgantes y los metales utilizados en los chasis de automóviles.
TIPOS DE PROBETAS Y DIMENSIONES ESTÁNDAR
La norma ASTM E8 / E8M admite una amplia variedad de tipos de probetas para adaptarse a las diferentes formas de materiales metálicos. La norma describe geometrías y dimensiones precisas para cada categoría de probeta, lo que garantiza resultados de ensayos de tracción coherentes y fiables.
Los tipos de probeta comunes incluyen:
- Barras planas y redondas
- Tubos y chapas
- Probetas cargadas con pasadores
- Productos de pulvimetalurgia
Entre estos, los tipos de probeta más utilizados son:
- Probetas planas con forma de hueso de perro con un ancho de 12,5 mm (0,5 pulgadas) y una longitud calibrada de 50 mm (2 pulgadas)
- Probetas redondas con cabeza de botón con diámetros comunes de 6,35 -12,7 mm (0,25 - 0,50 pulgadas) y longitudes calibradas de 25,4 - 50,8 mm (1 - 2 pulgadas)
Al definir geometrías de probeta estandarizadas, la norma ASTM E8 / E8M garantiza procedimientos de ensayo repetibles en todos los laboratorios e industrias, lo que la convierte en una piedra angular en los ensayos mecánicos de metales.
MÉTODOS DE CONTROL DE ENSAYOS
Al igual que muchas normas de ensayo de metales ampliamente utilizadas, la norma ASTM E8 / E8M describe tres tipos distintos de métodos de control de ensayos para regular la velocidad del ensayo:
- Método a: control de la velocidad de tensión
- Método b: control de la velocidad de deformación
- Método c: control de la velocidad de la traviesa
Estos métodos de control son fundamentales para garantizar resultados de ensayos de tracción coherentes y repetibles, especialmente al comparar materiales o validar propiedades mecánicas. Este vídeo desglosa: qué es el control de la velocidad de deformación, por qué es importante, cómo se puede implementar, así como algunos desafíos que pueden surgir.
OPCIONES DE AGARRE DE TRACCIÓN
Los ensayos de tracción ASTM E8 / E8M admiten una variedad de tecnologías de agarre, incluidos los agarres de cuña, los agarres de acción lateral, los agarres hidráulicos y los agarres neumáticos. Estos agarres son esenciales para asegurar la probeta durante el ensayo y se pueden clasificar ampliamente en dos categorías según cómo aplican la fuerza de sujeción:
Los agarres proporcionales aumentan la fuerza de sujeción en relación directa con la carga de tracción aplicada durante el ensayo. A medida que aumenta la carga, también lo hace la presión de agarre, lo que garantiza una retención segura de la probeta durante todo el proceso de ensayo.
- Los agarres de cuña son el tipo más común de agarre proporcional. Disponibles en configuraciones manuales, neumáticas e hidráulicas, son versátiles y adecuados para una amplia gama de aplicaciones de ensayo.
- El diseño de cuña mejora naturalmente la fuerza de agarre: a medida que se tira de la probeta, se desliza más profundamente en la cuña que se estrecha, lo que aumenta la presión y evita el deslizamiento.
Los agarres no proporcionales mantienen una fuerza de sujeción constante que es independiente de la carga de tracción. Esta fuerza suele ser generada por una fuente de alimentación externa, como un sistema hidráulico de alta presión (a menudo clasificado en 210 bar / 3000 psi o superior).
- Los ejemplos comunes incluyen los agarres de acción lateral y los agarres de cuña hidráulicos con clasificación de fatiga.
- Una ventaja clave de muchos agarres no proporcionales es la fuerza de sujeción ajustable, que permite una mayor flexibilidad en el ensayo de diferentes materiales y tipos de probeta.
Elegir el tipo de agarre correcto es fundamental para lograr resultados precisos y repetibles en los ensayos de tracción ASTM E8 / E8M. La decisión depende de factores como la geometría de la probeta, las propiedades del material y los requisitos del ensayo.
±130 kN de capacidad de carga estática
N.º de catálogo 2743-401
±312 kN de capacidad de carga estática
N.º de catálogo 2742-501
PROTECCIÓN DE LA PROBETA
Durante la configuración del ensayo de tracción, la inserción de una probeta en los agarres puede introducir involuntariamente fuerzas de compresión. Estas fuerzas se producen cuando la presión de agarre desplaza ligeramente el material, que luego se empuja de nuevo al cuerpo de la probeta, creando una carga contra la célula de carga. Esto puede provocar una deformación prematura y resultados de ensayo inexactos.
Para mitigar este problema, se recomiendan los agarres proporcionales. A diferencia de los agarres no proporcionales, los agarres proporcionales aplican una fuerza menor durante la configuración, lo que reduce las cargas de compresión no deseadas.
Para una mayor protección, los sistemas de ensayo universal de la serie 6800 de Instron cuentan con la tecnología de protección de probetas. Este sistema inteligente ajusta automáticamente la posición de la traviesa durante la configuración para eliminar las fuerzas de compresión, independientemente del tipo de agarre utilizado. Esto garantiza una recopilación de datos más precisa y ayuda a preservar la integridad de la probeta antes de que comience el ensayo.
Extensómetros para medir la resistencia a la tracción
El tipo de extensómetro necesario para la norma ASTM E8 / E8M varía en función del valor de la deformación. La mayoría de las normas de ensayo de metales requieren un dispositivo de alta precisión para determinar las propiedades del material a valores de deformación más bajos, incluidos el módulo y el límite elástico. Si bien un dispositivo de precisión ligeramente inferior es aceptable para valores de deformación altos, incluidos el alargamiento uniforme y el alargamiento total.
Para garantizar la precisión, la norma ASTM E8 / E8M hace referencia a la norma ASTM E83 para la clasificación de los extensómetros:
- Para valores de deformación inferiores al 5%, se requiere un extensómetro de clase B2 o superior.
- Para valores de deformación superiores al 5%, se requiere un extensómetro de clase C o superior.
Hay tres tipos principales de extensómetros que se utilizan habitualmente en los ensayos ASTM E8 / E8M:
- Extensómetros de clip: los dispositivos de clip, como la serie 2630 de Instron, son los más utilizados debido a su alta precisión y rentabilidad. Es fundamental que el diseño sea lo suficientemente robusto como para soportar entornos de ensayo de alto rendimiento y pueda absorber el impacto de la rotura de la probeta durante los ensayos de alta capacidad.
- Extensómetros de contacto automáticos: los dispositivos como el AutoX750 de Instron ofrecen una fijación automatizada de la probeta, una colocación coherente y una adaptabilidad de longitud multicalibrada, lo que reduce la variabilidad del operador y mejora la repetibilidad. Cuando se combina con el software Bluehill® Universal, el AutoX750 puede separarse automáticamente antes de la rotura de la probeta, lo que minimiza el desgaste de los bordes de las cuchillas.
- Extensómetros sin contacto: el AVE3 Advanced Video Extensometer de Instron proporciona una medición óptica de la deformación sin tocar físicamente la muestra. Esto es especialmente beneficioso para materiales delgados o frágiles, donde los dispositivos de clip pueden alterar los resultados o provocar un fallo prematuro. Los sistemas sin contacto también eliminan el riesgo de daños durante las pruebas de alta capacidad, lo que garantiza la integridad operativa a largo plazo y la precisión de la medición.
Cálculos y resultados
El software Bluehill Universal agiliza las pruebas de tracción al ofrecer cálculos preconfigurados para ASTM E8 / E8M, lo que elimina la necesidad de una configuración manual. Esto permite a los usuarios comenzar rápidamente las pruebas con confianza en la precisión y el cumplimiento de sus resultados.
Para aquellos que prefieren un enfoque personalizado, Bluehill Universal también admite la configuración manual de los cálculos, lo que permite a los usuarios crear métodos a medida que cumplan con los requisitos específicos de ASTM E8 / E8M y otras normas.
El paquete de métodos para metales mejora aún más la flexibilidad al proporcionar métodos de ensayo preconstruidos para una amplia gama de normas internacionales y de la industria, que incluyen:
| Plantillas de resorte ASTM A370 ASTM A615 ASTM C39 ASTM C78 |
ASTM E8 / E8M ASTM E21 ASTM E345 ASTM E517 ASTM E646 |
ASTM F606 ISO 10113 ISO 10275 ISO 898 ISO 6892-1 |
Mejora del rendimiento
Muchos laboratorios que realizan ensayos de tracción ASTM E8 / E8M manejan un gran volumen de probetas de forma regular. Como resultado, mejorar el rendimiento de los ensayos es esencial para maximizar la eficiencia y reducir los costes operativos.
Afortunadamente, existen varias estrategias para agilizar el proceso de ensayo:
- Mejoras de software: los ajustes menores en el software de ensayo, como la automatización de tareas repetitivas y la agilización de las entradas, pueden reducir significativamente el tiempo de configuración y la carga de trabajo del operador. Consulte nuestro canal de YouTube para obtener consejos sobre el software y las mejores prácticas.
- Agarres y extensómetros avanzados: el uso de equipos diseñados para una configuración rápida y una alta repetibilidad minimiza los errores y reduce la necesidad de volver a realizar los ensayos.
- Automatización completa: para los laboratorios que buscan la máxima eficiencia, los sistemas de ensayo totalmente automatizados pueden funcionar durante horas sin la intervención del operador, lo que los hace ideales para entornos de alto rendimiento.
Mediante la implementación de estas soluciones, los laboratorios pueden lograr tiempos de respuesta más rápidos, resultados más coherentes y una mayor productividad en los ensayos que cumplen con la norma ASTM E8 / E8M.
Catálogo de sistemas de ensayo Serie 6800 Premier
Los sistemas de ensayo universales Serie 6800 de Instron proporcionan una precisión y fiabilidad sin igual. Construida sobre una arquitectura de sistema Operator Protect pendiente de patente, con un kit Smart-Close totalmente nuevo y funciones de mitigación de colisiones, la Serie 6800 hace que los ensayos de materiales sean más sencillos, limpios y seguros que nunca.
Folleto de Bluehill Universal
Bluehill Universal es el software avanzado de Instron para ensayos de materiales, diseñado para una interacción táctil intuitiva y flujos de trabajo optimizados. Ofrece métodos de ensayo precargados, QuickTest para una configuración rápida, exportación de datos mejorada e Instron Connect para una comunicación directa con el servicio técnico. Los usuarios de Bluehill 2 y Bluehill 3 pueden actualizar fácilmente a la última versión para mejorar el rendimiento y la usabilidad.
Mordazas de cuña hidráulicas 2743‑401
Las mordazas de cuña hidráulicas de 100 kN de Instron proporcionan una solución innovadora para realizar ensayos de alta capacidad y mejorar el rendimiento del agarre, la facilidad de uso y la seguridad del operario.
Hydraulic Side-Action Grips (DuraSync)
Instron hydraulic side-action grips are designed for high-capacity testing and maintain a constant clamping force on the specimen that acts perpendicular to the direction of testing and is independent of tensile loading.
AVE3 Advanced Video Extensometer
The AVE3 Advanced Video Extensometer offers precision strain measurement for tensile, compression, and bend tests without the need for multiple clip-on devices.
Automatic Contacting Extensometer – Model AutoX 750
The AutoX 750 is a high-resolution, long-travel automatic contacting extensometer. It can be mounted onto any electromechanical 3300, 3400, 5500, 5900, or 6800 Series tabletop or floor model system as well as LX, DX, HDX, and KPX static hydraulic testing systems. It is well suited for applications involving plastics, metals, biomedical, composites, elastomers, and more. The AutoX has a maximum travel of 750 mm and accuracy of ± 1 µm.
2630 Series Strain Gauge Extensometers
The 2630-100 series of extensometers offers speed of attachment and ease-of-use. The light-weight, rugged cross-brace design eliminates errors caused by physical distortion, while built-in protection ensures that damage is not caused by over-extension.
