ENSAYO DE TRACCIÓN

 Se utiliza para caracterizar el comportamiento a la tracción de los materiales, en condiciones de baja velocidad de aplicación de la carga.

Un cuerpo se encuentra sometido a esfuerzos de tracción uniaxial cuando sobre sus secciones transversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas tendiendo a producir su alargamiento.

Todos los materiales presentan una carga característica que se evidencia durante el ensayo de tracción uniaxial.

Por debajo de ella los materiales metálicos presentan comportamiento elástico, recuperando la deformación una ves retirada la carga aplicada. 

Al sobrepasar dicha carga, la mayoría de los materiales se deforman plásticamente en mayor o menor medida.

En este ensayo, la muestra, probeta o hasta la pieza real, se somete a tracción, típicamente hasta que se llega a la rotura.

La velocidad de aplicación de la carga debe ser lenta, menor a 0,1 Kg/mm2 por segundo durante la deformación elástica y la variación del alargamiento durante la deformación plástica no exceda de 0,0025/segundo.

La muestra se somete a tracción moviendo un actuador hidráulico en donde se encuentra amarrado un extremo de la probeta, mientras que el restante permanece fijo a la base de la máquina. 

La muestra se sujeta por medio de mordazas que permiten la auto alineación de la misma e impiden el resbalamiento relativo probeta/mordaza.

Cuando la probeta se encuentra sometida a un esfuerzo de tracción se alarga a medida que crece la carga, pudiéndose obtener datos de carga y alargamiento, gráficamente o digitalmente a través de una PC.

Es necesario registrar simultáneamente la carga y el alargamiento de la muestra o probeta a ensayar.

Para registrar la carga durante el ensayo, se utilizan celdas de carga (o célula de carga). Este dispositivo es un transductor que convierte la fuerza aplicada en una señal eléctrica medible.

Para registrar la deformación durante el ensayo, se utilizan extensómetros.

Ambas señales son analógicas, por lo que será necesario un dispositivo intermedio que transforme la señal en digital.

A pesar de existir varios tipos de sensores, las celdas de carga extensométricas son el sensor de fuerza más común del mercado, por lo que son ampliamente utilizadas .

En la mayoría de los casos, se utilizan cuatro medidores de deformación para obtener la máxima sensibilidad y compensación de temperatura. Dos de los medidores están por lo general en tracción y dos en compresión, en lo que se conoce como circuito puente de Wheatstone.

Para medir el alargamiento de la probeta habitualmente se utiliza un extensómetro.

Este dispositivo permite medir la deformación que experimenta la probeta al ser deformada durante el ensayo. Los extensómetros Clip on axial estático para ensayos de tracción ofrecen un acoplamiento rápido y facilidad de uso.

Su diseño reforzado y ligero elimina errores provocados por la distorsión física, mientras que la protección incorporada garantiza que no se produzcan daños como consecuencia de una extensión excesiva. 

Los brazos del extensómetro presentan una baja fuerza operativa, lo que reduce la posibilidad de deslizamiento de las cuchillas durante el ensayo de materiales duros o con superficies lisas.

LVDT 

Los transductores de desplazamiento LVDT (transformador diferencial variable lineal) son dispositivos de medición que miden el desplazamiento de los bastidores de carga de los sistemas de ensayo de materiales. Estos transductores no van colocados sobre la probeta, lo que facilita y agiliza mucho la realización de ensayos consecutivos de varias probetas. Además, con la utilización de mordazas hidráulicas se minimiza el resbalamiento entre mordaza y probeta, proporcionando lecturas precisas de la deformación. 

Vídeo sin contacto

Un extensómetro de vídeo consiste en un extensómetro, sin contacto, que puede medir la deformación al realizar el seguimiento del movimiento de dos marcas en la probeta mediante el uso de la tecnología de cámara digital de alta resolución.

Las principales ventajas de los extensómetros de vídeo son que no ejercen ninguna influencia sobre la probeta de ensayo y eliminan los problemas de deslizamiento de las cuchillas, así como los errores provocados por la inercia de las piezas en movimiento

Probetas para Ensayos de Tracción

Las probetas para el ensayo de tracción deberán ser representativas del material a ensayar. Tienen dimensiones y formas que están normalizadas en su geometría y dimensiones. 

El tamaño y forma de la probeta de tracción, dependerá en principio, de las características geométricas del material a ensayar. Por ejemplo, para chapas de acero se utilizan probetas planas de sección rectangular.

La probeta de tracción posee una zona calibrada de sección constante y extremos ensanchados para facilitar su amarre y promover la rotura dentro de la zona de menor sección.

La zona de amarre puede ser rectificada o roscada para facilitar el amarre y evitar deslizamiento en probetas de elevada dureza. 

Se utilizan radios de acuerdo para evitar concentraciones de tensiones.

A partir del diagrama obtenido en el ensayo o de los puntos característicos adquiridos por el software de la máquina, se calculan parámetros representativos, como por ejemplo tensión de rotura, tensión de fluencia, deformación a la rotura, estricción, etc.

Para evaluar el alargamiento producido en el ensayo, se colocan marcas en la probeta, cuya distancia se mide antes y después del ensayo para determinar el alargamiento producido. Para esto se utiliza como referencia la longitud inicial, l 0 , y el alargamiento será entonces su diferencia con la longitud final, l f , 

El interrogante que se nos plantea es como obtenemos Lo para marcar en la probeta antes de colocar la misma en la máquina de ensayo. Esta medida dependerá del área de la zona calibrada de la probeta y del tipo de probeta, de acuerdo a la norma respectiva.

En los materiales dúctiles, la deformación calculada incluirá la zona de estricción, la cual afecta la deformación longitudinal en mayor medida, cuanto mayor es la sección de la probeta. Además, para igual sección, la deformación longitudinal será más grande cuanto más corta sea la longitud inicial.

Calculado el valor de Lo, deberá marcarse en la probeta, centrado en la zona calibrada. Es importante que las marcas no se pierdan durante el desarrollo del ensayo. 

Para obtener la lectura de Lf , terminado el ensayo, se unen las dos mitades de la probeta y se mide, con la ayuda de un instrumento de medición adecuado, la distancia entre las marcas de referencia.

Otro parámetro de ductilidad que puede calcularse es la estricción. Para obtenerlo se deberá medir el diámetro de la sección calibrada de la probeta ya ensayada.

Además de los datos de deformación del material, en el ensayo de tracción se calculan la tensión de fluencia, el límite elástico convencional y la resistencia a la tracción.

El límite Elástico convencional o límite 0,2, es el punto que divide el campo elástico del plástico en aquellos materiales que no presentan fluencia. 

Se define como la tensión que produce una deformación permanente del 0,2% (σ0,2 = Argentina, USA, σ 0,1 = Inglaterra). Para obtener este valor se mide el 0,2 % de l0 , se marca en el eje de alargamiento, se sube con una recta paralela a la pendiente elástica hasta cortar la curva de tracción, y desde este punto se traza una horizontal hasta cortar el eje de la carga (o tensión) encontrando en este punto el valor P0,2