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| Indicadores de Propiedades Resistentes |
| Los materiales se requieren
para transmitir la energía mecánica entre ciertas partes
de una máquina. Las variables que determinan la energía mecánica
son las fuerzas y los desplazamientos. Un ejemplo clásico es el
conjunto gancho, cable y reductor que accionados desde un motor elevan
una carga en una grúa, desplazamiento, efectuando un esfuerzo.
Los materiales constituyen los componentes y reaccionan con esfuerzos y alargamientos oponiéndose a las solicitaciones. Es lo que se denomina características mecánicas de los materiales o capacidad de trasmitir o soportar las variables de energía mecánica. El objetivo genérico de esta unidad y de las siguientes, es el análisis de estas características mecánicas de los materiales. Esta unidad se inicia con un análisis de los indicadores del comportamientos mecánico para proseguir con la constitución y estructura de la materia que justifica este comportamiento mecánico, unidad 3, indicando las variables que inciden en la función de endurecimiento, como es su propia conformación, unidad 4, plastificación con acritud, unidad 5, aleación y procesos térmicos asociados, unidad 6, envejecimiento, unidad 7, y transformación martensítica, unidad 8. El diseño óptimo de una pieza, o máquina como conjunto de piezas, requiere el compromiso de la buena conformación, de acuerdo con las funciones específicas, y el buen dimensionamiento, de acuerdo con la adecuada selección del material. La selección y el dimensionamiento requiere el conocimiento de los índices que califican y cuantifican las cualidades de cada uno de los materiales alternativos que son aptos para realizar una pieza. La determinación de los índices que miden las cualidades, o características de respuesta de los materiales ante un determinado requisito, se realiza por medio de ensayos estandarizados. Estos deben suministrar los parámetros de respuesta de los materiales que permitan seleccionarlos; bien a través de valores absolutos, que permiten el dimensionamiento, o bien por valores relativos, que definen niveles de aceptación. Los ensayos son tan diversos como diversas son las características o cualidades que les exigimos a las piezas o a su material. Pongamos por ejemplo un gancho de izado de una grúa. Le exigiremos unos niveles determinados en la resistencia a tracción, en la resistencia al impacto, en el número de izadas de servicio que ha de resistir, en la inoxidabilidad en atmósferas industriales, etc. Evidentemente cada exigencia requiere un ensayo específico que cuantifique esas características. |
Figura 2.1. Esquema de las Unidades correspondientes a las propiedades mecánicas de los materiales. |
| Un análisis de
los principales ensayos que se requieren para calificar las características
resistentes de los materiales se analizan en esta unidad temática,
distinguiéndose aquellos parámetros que pueden incorporarse
como índices en los cálculos y de otros que suelen actuar
como indicadores condicionantes de la calidad del material. En esta unidad
se analizarán los ensayos de materiales calificados como:
a) Estáticos; que simulan el comportamiento del material con pequeñas velocidades de aplicación de las cargas. Distinguiremos entre ellos:
. tracción,
b) Dinámicos; que modelizan el comportamiento frente a cargas variables con el tiempo. Distinguiremos entre ellos:
. fatiga,
Su campo de aplicación es general, y fundamental, en Ingeniería. El ensayo de tracción es el primer ensayo, en importancia, obligatorio para conocer las características resistentes de los materiales metálicos, cerámicos y también polímeros y compuestos, a la temperatura ambiente. El ensayo de fluencia es ensayo obligatorio para conocer las características resistentes de los materiales metálicos y compuestos cuando la temperatura de servicio es media o alta, superior a los 300°C. Pero también es aplicable a temperaturas ambientales para materiales de tipo polimérico que muestran este fenómeno a esas temperaturas. El ensayo de tenacidad en fractura es obligado para calcular el riesgo de aparición de la fractura súbita de un material y para relacionar las tensiones de cálculo asociadas. El ensayo de dureza es una herramienta básica para controlar, de forma rápida, las características de tracción de los materiales. El ensayo de fatiga tiene una extensa aplicación; la de todas aquellas piezas que se encuentren sometidas a esfuerzos o tensiones variables: motores, máquinas, etc. El ensayo de resiliencia es un requisito ineludible de calidad de los materiales, exigido para demostrar su tenacidad de forma sencilla. En general todos los ensayos citados se aplican para analizar y controlar la calidad de los productos aplicados y elaborados en la fabricación de máquinas e ingenios. |
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