Ensayos de alargamiento en metales: Consejos para mejorar la precisión | MachineMFG

Pruebas de alargamiento de metales: Consejos para mejorar la precisión

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El alargamiento y la reducción del área de los materiales metálicos pueden proporcionar información específica sobre las características de los materiales.

El alargamiento es un concepto amplio que engloba diversos parámetros, como el alargamiento total de fuerza máxima (alargamiento uniforme), el alargamiento tras fractura, el alargamiento del límite elástico, el alargamiento plástico de fuerza máxima, el alargamiento total de fractura, etc. Cada uno de estos parámetros refleja diferentes características del material.

Por ejemplo, el alargamiento después de la fractura considera la capacidad de deformación plástica uniforme y la capacidad de deformación local (necking) de materiales metálicos, mientras que el alargamiento total de la fuerza máxima (alargamiento uniforme) refleja con mayor precisión la capacidad de deformación plástica uniforme de los materiales metálicos con características de endurecimiento por deformación que el alargamiento después de la fractura.

Así, la elongación se utiliza ampliamente como índice crucial para medir la propiedades mecánicas del metal materiales.

Este artículo describe los aspectos clave del uso de extensómetros comunes en el ensayo de propiedades de tracción. Destaca las diferencias y los efectos de los distintos instrumentos durante el proceso de ensayo, y examina los métodos para mejorar la precisión del ensayo de alargamiento de metales respetando los requisitos de precisión de la norma para los resultados del ensayo.

1. Precisión de la prueba de alargamiento

El alargamiento es un elemento de ensayo convencional para materiales metálicos en las agencias de ensayos de terceros. El ensayo de tracción de los materiales metálicos se realiza con una máquina de ensayo universal controlada por microordenador. El alargamiento de los materiales se determina midiendo la deformación permanente del material en el momento de la fractura.

Sin embargo, existen varios métodos para medir la deformación.

Para garantizar la precisión del proceso de ensayo y obtener resultados correctos, debe prestarse atención a los siguientes aspectos.

1. Seleccione el método de ensayo adecuado en función del tipo de materiales sometidos a ensayo.

Los materiales a ensayar pueden dividirse a grandes rasgos en metales y no metales, y las condiciones que producen estos materiales durante el proceso de tracción son distintas.

Mientras que algunosmateriales metálicos Aunque algunos materiales metálicos presentan una buena tenacidad y producen vibraciones mínimas durante la fractura, lo que permite utilizar un extensómetro de pinza para garantizar la precisión del ensayo, algunos materiales metálicos producen vibraciones significativas durante la fractura. Estas vibraciones pueden dar lugar a un desplazamiento incontrolable del extensómetro de sujeción, lo que provoca imprecisiones en los resultados del ensayo.

Para medir el alargamiento tras la fractura de materiales metálicos, las muestras fracturadas se empalman y se utiliza un calibre de pie de rey para medir la deformación final. Sin embargo, debido al proceso de deformación irregular de la fractura del metal, pueden producirse huecos de empalme, lo que da como resultado un valor aproximado cercano a la deformación real.

Ignorar la influencia de la deformación irregular y los huecos de empalme puede afectar significativamente a la precisión de la prueba. Además, es posible que el topógrafo no pueda garantizar el posicionamiento preciso del calibrador y el punto de referencia debido a la limitación de la resolución del ojo humano, y la localización de la fractura afectará significativamente a la precisión de la prueba.

Por lo tanto, la precisión de los ensayos de alargamiento tras fractura suele ser muy inferior a la del calibre. Los laboratorios suelen utilizar un calibre con una precisión de 0,02 mm para mitigar los errores de medición.

Otros parámetros, como el alargamiento del límite elástico, la fuerza máxima, el alargamiento total, etc., pueden probarse con un sujeción extensómetro.

2. Seleccione el extensómetro adecuado.

En los ensayos de propiedades mecánicas de materiales metálicos, los extensómetros se emplean con frecuencia para medir la deformación del material.

En la actualidad, existen tres tipos comunes de extensómetros: mecánicos, ópticos y electromagnéticos. De ellos, los extensómetros mecánicos son los más frecuentes y pueden clasificarse a su vez en extensómetros de gran deformación, metálicos y totalmente automáticos.

Para medir la deformación, estos extensómetros deben fijarse a la superficie de la muestra. Los extensómetros metálicos requieren una banda elástica para su instalación y fijación, y deben tenerse en cuenta los tres puntos siguientes:

En primer lugar, la goma elástica debe tener una elasticidad moderada y estirarse hasta aproximadamente 80% de su longitud máxima o unas cuatro veces su longitud original antes de utilizarla.

En segundo lugar, el enrollado debe ser recto, y la fuerza resultante del enrollado debe ser perpendicular a la muestra y estar en línea recta con el filo de la cuchilla. De lo contrario, habrá una fuerza componente que tirará del brazo del extensómetro y provocará una rotación inesperada, lo que repercutirá directamente en la dirección de la curva de ensayo.

En tercer lugar, la distancia del extensómetro debe ser precisa. Durante la instalación, asegúrese de que los dos brazos del extensómetro están abiertos a la varilla de posicionamiento sin presión, dejando un espacio de aproximadamente 1 mm.

Por lo general, los extensómetros de gran deformación están diseñados específicamente para materiales no metálicos con gran elasticidad, como el caucho. Estos extensómetros pueden medir deformaciones de hasta 80 cm con una precisión de 0,008 mm.

La deformación máxima que puede medirse con extensómetros metálicos suele ser de 25 mm, con una precisión de ensayo de 1,5μm.

Estos dos tipos de extensómetros son los más utilizados en la actualidad, gracias a su gran rentabilidad y a sus amplias aplicaciones.

Sin embargo, también tienen ciertas limitaciones:

  • El alcance y la longitud de galga del extensómetro metálico son poco ajustables, lo que limita su uso a un alcance pequeño o a una longitud de galga específica. El alcance del extensómetro es relativamente fijo.
  • Es necesario eliminar la fractura de la muestra antes de medir su alargamiento, que no puede medirse directamente.
  • Si el extensómetro no está firmemente conectado a la muestra analizada, puede resbalar.
  • El extensómetro puede tener dificultades para adaptarse a entornos de ensayo especiales, como la medición de la deformación de la muestra en una caja de entorno de medición.
  • Aunque el extensómetro de gran deformación tiene un gran rango de medición, su precisión de medición es relativamente baja. Durante la prueba, puede producirse un ligero deslizamiento con los cambios de grosor de la muestra.

3. Los problemas de uso de los extensómetros mecánicos enumerados anteriormente pueden evitarse utilizando extensómetros de rejilla.

El extensómetro de rejilla hace gala de una precisión rápida y de alta resolución, capaz de alcanzar 1 μm. Actualmente se considera la mejor herramienta para medir el alargamiento.

Sin embargo, el precio relativamente elevado de estos extensómetros hace que no suelan incluirse como equipamiento de serie en los aparatos de medición generales.

2. Resultados del ensayo de elongación

El extensómetro es un dispositivo fundamental que mide la deformación axial y radial entre longitudes de galga de probetas.

Los parámetros típicos que se miden con un extensómetro son, entre otros, el alargamiento, la relación de Poisson, el índice de endurecimiento por deformación por tracción y la relación de deformación plástica.

El uso de herramientas y métodos adecuados durante el proceso de medición puede minimizar los errores de medición. Es importante no solo dar prioridad a la precisión de los instrumentos de ensayo, sino también seguir métodos de ensayo normalizados durante el proceso de ensayo propiamente dicho.

Fig. 1 Aspecto de dos tipos de extensómetros comunes

En la actualidad, en los laboratorios se utilizan habitualmente dos tipos de extensómetros: los extensómetros de grandes deformaciones y los extensómetros metálicos, como se representa en la Fig. 1.

Los extensómetros metálicos tienen una longitud de calibre (longitud de calibre original) de 25, 50 y 100 mm y pueden soportar una deformación de 10 mm.

Cuando se mide el alargamiento tras la fractura de un metal, no es aconsejable utilizar un extensómetro, ya que la fractura produce mucha vibración, lo que puede afectar a la precisión del extensómetro. Los extensómetros sólo deben utilizarse para medir el alargamiento antes de la fractura, como el alargamiento del límite elástico.

El extensómetro de gran deformación tiene una deformación máxima de 80 cm, y la longitud del calibre original puede ajustarse según sea necesario. Este tipo es ideal para medir la elongación de plásticos, caucho y cintas. Sin embargo, las muestras finas, como la envoltura de plástico, no son adecuadas debido al peso muerto del extensómetro, que puede dañar la muestra al sujetarla.

La medición manual con calibres tiene una precisión de 0,02 mm, mientras que la precisión de la medición con extensómetro es de 0,0015 mm, es decir, más de diez veces superior.

Sin embargo, en GB/T 228.1-2010, los resultados del ensayo requieren redondear el alargamiento del límite elástico a 0,1% y otros alargamientos, incluido el alargamiento tras fractura, a 0,5%. Los resultados finales de ambos métodos son casi idénticos tras el redondeo.

Por lo tanto, es evidente que cuando la precisión del equipo cumple los requisitos necesarios, la precisión de la prueba se verá afectada por la precisión del extensómetro.

3. Conclusión

(1) En la actualidad, cada vez hay más extensómetros disponibles en el mercado, y su precisión está mejorando.

Sin embargo, cada extensómetro tiene sus propias limitaciones y usos, que son bastante evidentes.

Por lo tanto, es esencial comprender las características de medición del extensómetro utilizado en la prueba, utilizar sus ventajas de forma razonable, evitar sus limitaciones y elegir los instrumentos de medición adecuados en función de los distintos elementos de la prueba.

(2) El extensómetro tiene un impacto significativo en los resultados de la medición del alargamiento del metal. Sin embargo, no es el extensómetro de alta precisión el que puede garantizar unos resultados de ensayo precisos.

Es necesario elegir los instrumentos de medición adecuados en función de los distintos materiales de ensayo para obtener resultados de ensayo precisos.

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