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Cómo usar los datos en las pruebas de resistencia a la tensión


Cómo usar los datos en las pruebas de resistencia a la tensión

Por Daniel Rodea

 

Las pruebas de resistencia a la tensión suelen realizarse en máquinas universales electromecánicas ya que por lo general las servo-hidráulicas se usan para pruebas dinámicas con mayores velocidades y movimientos repetitivos, como podría ser una prueba de fatiga, donde se realizan miles de ciclos a un espécimen.

 

¿En qué consisten las pruebas de tensión?

Las pruebas de resistencia a la tensión consisten en aplicar una fuerza de tracción que haga que el espécimen se estire lentamente hasta llegar al punto de ruptura.

En muchas ocasiones, el espécimen suele ser una probeta estandarizada, pero también se pueden probar elementos muy simples como alambres, elastómeros, varillas para la construcción, hilos, tela, papel, etc.

Todos estos elementos tienen un límite elástico, es decir un punto de ruptura o módulo de elasticidad, por lo que es importante realizar pruebas con ellos. Las variables de las pruebas dependen de cada producto y la referencia siempre la encontramos en las normas nacionales e internacionales como las ASTM, NMX, NOM, DIN, y algunas más que mencionaremos en otra ocasión.

Las probetas son de formas variadas y su forma es muy importante. Por un lado, porque garantiza que las mordazas puedan sujetarla, pero también para que la ruptura ocurra en la zona de interés. Por este motivo, las probetas se diseñan con una zona más angosta. En la siguiente figura se pueden ver algunos tipos de probetas.

Fig4. Diferentes secciones de probetas

Para sujetar la probeta, el investigador usa normalmente unas mordazas que pueden ser muy simples o más complejas, dependiendo de las necesidades de la prueba. Así, nos encontramos con mordazas mecánicas, neumáticas e hidráulicas, con caras lisas o con moleteado para tener más agarre; también pueden ser planas o con un corte en V para probetas cilíndricas.

Fig3. Diferentes Mordazas

Durante todo el ciclo del ensayo se recolectan y resguardan datos. Los más importantes son tiempo, fuerza, desplazamiento y, si se contara con un extensómetro, también la deformación. Con todos estos datos es posible crear gráficas como la que mostramos a continuación. 

Fig. 1 Fuerza vs desplazamiento

 

¿Qué datos nos indica esta gráfica?

Los sistemas MTS crean estas gráficas de manera automática mostrando puntos de gran interés.

  • B y M, que definen la línea del módulo de elasticidad del material, que en la gráfica aparece en color rojo. 
  • El punto Y se refiere al punto de cedencia, es decir el límite entre la zona elástica y plástica. Para definir esta posición se usa un algoritmo que suele configurarse según las normas que apliquen o los propios criterios del investigador. 
  • El punto F es la fuerza pico o fuerza máxima durante el ensayo. 
  • R es el punto de ruptura del material definido por las reglas programadas por el usuario.

Una de las grandes ventajas del software que usamos es que es capaz de entregar resultados de manera automática y recalcular la prueba cambiando algunas características de la misma sin necesidad de volver a romper otra probeta. 

Realmente se pueden obtener muchísimos más resultados de manera automática, programando las fórmulas y variables necesarias en la prueba. Algunos de los resultados se muestran a continuación.

Fig. 2 resultados más comunes durante una prueba de tensión

Una vez más, es importante que la máquina universal usada para estas pruebas haya sido calibrada para que las mediciones de fuerza, desplazamiento y deformación sean correctas y en consecuencia las fórmulas y resultados entregados sean confiables.

 

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