¿Qué es un ensayo de fluencia?
Un ensayo de fluencia consiste en someter un material a una carga continua de tracción o compresión a una temperatura constante para observar su deformación a lo largo del tiempo. Este método es especialmente importante en el caso de materiales destinados a funcionar a temperaturas de funcionamiento específicas mientras soportan cargas. Por ejemplo, los metales y las aleaciones presentan alteraciones significativas en sus propiedades a diferentes temperaturas. Al realizar un ensayo de fluencia, los ingenieros obtienen información valiosa sobre el comportamiento de deformación esperado de un material, lo que les permite diseñar sistemas capaces de soportar diversas condiciones ambientales con eficacia.
En este artículo, nos adentramos en los entresijos de las pruebas de fluencia, su importancia, metodologías y los conocimientos críticos que aportan a ingenieros y diseñadores.
¿Qué es el fenómeno de la fluencia?
La fluencia, en el contexto de la ciencia de los materiales, hace referencia al fenómeno de deformación plástica gradual que se produce en un material cuando se somete a un esfuerzo sostenido y a temperaturas elevadas a lo largo del tiempo. Esta deformación, aunque gradual, puede provocar cambios estructurales significativos y fallos potenciales en materiales como metales, cerámicas y plásticos.
¿Cómo realizar un ensayo de fluencia?
El proceso de realización de un ensayo de fluencia conlleva pasos meticulosos para garantizar resultados precisos.
En primer lugar, el material examinado se somete a una carga de tracción o compresión constante y prolongada a una temperatura elevada constante. A lo largo del ensayo, se registra meticulosamente la deformación del material a intervalos de tiempo predefinidos. Estos puntos de datos registrados se representan en un diagrama de fluencia en función del tiempo, lo que facilita una visualización completa del comportamiento del material bajo tensión. Cabe destacar que es fundamental mantener una temperatura constante durante todo el ensayo para mitigar los posibles efectos de la expansión o contracción térmica en el material.
Las pruebas a corto plazo suelen durar hasta aproximadamente 10.000 horas, mientras que las pruebas a largo plazo se prolongan más allá de este umbral. Para ejecutar estas pruebas meticulosamente, se emplean equipos especializados, como máquinas de ensayos de fluencia.
Tres etapas de las pruebas de fluencia
Las pruebas de fluencia se desarrollan en tres etapas distintas, cada una de las cuales ofrece información valiosa sobre el comportamiento del material.
- La etapa primaria, conocida como fluencia primaria, se caracteriza por un rápido aumento de la velocidad de fluencia, seguido de una ralentización gradual.
- Posteriormente, sobreviene la etapa secundaria, en la que la velocidad de fluencia se estabiliza, mostrando un comportamiento uniforme.
- Por último, la fase terciaria marca el inicio de la aceleración de la velocidad de fluencia, que conduce al fallo de la probeta. En caso de fallo, se registra meticulosamente el tiempo transcurrido hasta la rotura. Sin embargo, si la probeta resiste la duración del ensayo sin fracturarse, puede evaluarse la recuperación de la fluencia.
Normas populares en ensayos de fluencia
Varias normas rigen la ejecución de las pruebas de fluencia para garantizar la uniformidad y fiabilidad en diferentes escenarios de pruebas. Algunos ejemplos de estas normas son:
- ASTM E139
- ASTM D2290
- ASTM D2291
- ASTM D2294
Cada norma define procedimientos y protocolos de ensayo específicos. El cumplimiento de estas normas es imprescindible para que los ingenieros e investigadores mantengan la integridad y comparabilidad de los resultados de sus ensayos, fomentando así los avances en la ciencia y la ingeniería de materiales.
Estrés-Relajación: Un análisis complementario
Además de los ensayos de fluencia, el análisis de relajación de tensiones sirve como metodología complementaria para evaluar el comportamiento de un material sometido a una exposición prolongada a tensiones. Este método consiste en deformar una probeta en una cantidad predeterminada y registrar la subsiguiente disminución de la tensión a lo largo del tiempo a una temperatura elevada constante. El índice de tensión-relajación, determinado por la pendiente de la curva de tensión-relajación, proporciona información valiosa sobre las propiedades viscoelásticas del material, facilitando una comprensión global de su comportamiento mecánico.
Máquinas de ensayo de fluencia
SERIE EA
Sistemas electromecánicos
EA (MULTI-ACTUADOR)
Hasta 5 ejes de carga
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Qué es la prueba de fluencia?<br>
El ensayo de fluencia es un método vital de ensayo de materiales destinado a evaluar la resistencia a largo plazo y la resistencia al calor de los materiales mediante la exposición prolongada a temperaturas elevadas y esfuerzos de tracción constantes.
¿Cómo se realizan las pruebas de fluencia?<br>
Las pruebas de fluencia consisten en someter las probetas a temperaturas elevadas y esfuerzos de tracción constantes durante periodos variables, utilizando máquinas especializadas en ensayos de fluencia equipadas con capacidades de control y medición precisas.
¿Qué factores influyen en el comportamiento de fluencia?<br>
En el comportamiento de fluencia influyen factores como la magnitud de la carga aplicada, la temperatura ambiente y la duración de la tensión aplicada, todos los cuales contribuyen a la deformación del material a lo largo del tiempo.
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