Ensayo de tracción

El ensayo de tracción es uno de los más importantes para determinar las propiedades mecánicas de los materiales. El ensayo consiste en someter una pieza de forma cilíndrica o prismática de dimensiones normalizadas (estándar) a un esfuerzo de tracción continuo (tendencia a estirar el material). Esta pieza se llama probeta.

Probeta ensayo de tracción
Fuente: josmvala

Máquina de tracción
Fuente: http://www.directindustry.es

De un ensayo de tracción se obtienen las siguientes características de los materiales elásticos:

• Módulo de elasticidad 'E' o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Es el resultado de dividir la tensión por la deformación unitaria, dentro de la región elástica de un diagrama esfuerzo-deformación.
• Límite de proporcionalidad 'σ_p': valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.
• Límite elástico 'σ_E' (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado. Es la máxima tensión aplicable sin que se produzcan deformaciones permanentes en el material.
• Carga de rotura o resistencia a tracción 'σ_R': carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta.
• Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.
• Reducción de área o estricción: La reducción de área de la sección transversal es la diferencia entre el valor del área transversal inicial de una probeta de tensión y el área de su sección transversal mínima después de la prueba.

Diagrama tensión deformación:

Diagrama Tensión - Deformación
Fuente: wikipedia

En el diagrama tensión deformación podemos distinguir 4 zonas:

1. Zona de deformaciones elásticas: Las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequeña magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperaría su forma inicial. El coeficiente de proporcionalidad entre la tensión y la deformación se denomina módulo de elasticidad o de Young y es característico del material. Así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.
   
   En la zona elástica de proporcionalid se cumple la ley de Hooke:
   
   
   σ = E · ε
   Donde:
   • σ: es la tensión, definida como esfuerzo por unidad de área, es decir, F/S₀.
   • E: Módulo de Young calculado del ensayo de tracción.
   • ε: Deformación unitaria, definida como alargamiento (ΔL=L-L₀) dividido entre la longitud inicial (L₀), es decir, ε = ΔL/L₀ = (L-L₀) / L₀.
2. Zona de fluencia o cedencia:  Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada.
3. Zona de deformaciones plásticas:  si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera sólo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente. Las deformaciones en esta región son más acusadas que en la zona elástica.
4. Zona de estricción:  Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por esa zona. La estricción es la responsable del descenso de la curva tensión-deformación; realmente las tensiones no disminuyen hasta la rotura, sucede que lo que se representa es el cociente de la fuerza aplicada (creciente hasta el comienzo de la estricción) entre la sección inicial: cuando se produce la estricción la sección disminuye (y por tanto también la fuerza necesaria), disminución de sección que no se tiene en cuenta en la representación gráfica.

Otras características que pueden caracterizarse mediante el ensayo de tracción son la resiliencia y la tenacidad, que son, respectivamente, las energías elástica y total absorbida y que vienen representadas por el área comprendida bajo la curva tensión-deformación hasta el límite elástico en el primer caso y hasta llegar a rotura en el segundo.

Vídeo explicativo sobre el ensayo de tracción. Debéis picar en reproducción en youtube, ya que el propietario del vídeo tiene deshabilitada la opción de reproducción en otros sitios web.

Os dejo el enlace para la descarga del cuadernillo de problemas resueltos de ensayos de tracción del profesor de Tecnología D. José María Fernández Raya.

Descargar cuaderno de problemas de tracción