Reparación de elementos metálicos. TMVL0309

Sabía que...

El habitáculo o “cockpit” de los vehículos de Fórmula 1 están diseñados en fibra de carbono y una estructura de panal de abeja, muy ligera y rígida.

La carrocería también debe tener una célula de supervivencia o habitáculo lo más rígida e indeformable posible con el fin de proteger a los ocupantes.

Cuando un vehículo choca frontalmente con un cuerpo rígido se deforma progresivamente en muy poco tiempo, pero el habitáculo no debe deformarse o deformarse mínimamente.

Para que la carrocería se deforme progresivamente y pueda absorber la energía del impacto, deberá estar diseñada con zonas fusibles o de deformación programada colocadas estratégicamente. Las piezas fusibles tienen partes con menor resistencia mecánica, lo que les permite deformarse. Estas piezas suelen estar diseñadas con pequeños agujeros, acanaladuras, pliegues, piezas con formas piramidales o cónicas, reducción del espesor, etc., lo cual permite su deformación y se evita que penetren en el habitáculo.

El capó también está diseñado para doblarse por cierta zona y evitar que penetre en el habitáculo.

Aunque las piezas exteriores del vehículo y piezas fusibles se deforman muchísimo por el choque, es preferible esto a que se transmitan fuerzas a los ocupantes que puedan provocarles daños.

Las piezas fusibles o de deformación programada suelen ser los elementos estructurales de la carrocería y los que soportan la mayoría de los esfuerzos. Algunas de estas piezas son:

Largueros.

Travesaños.

Pilares.

Viguetas trasversales y longitudinales.

Techo.

Barras laterales.

Las piezas de deformación programada tienen un alto límite elástico, incluso adoptan formas piramidales para absorber mejor la energía en caso de choque o impacto.

Piezas de deformación programada

3.1. Tipos de carrocerías

Los tipos de carrocerías más utilizadas por los fabricantes de vehículos son la carrocería con chasis independiente o bastidor, carrocería con chasis-plataforma, carrocería autoportante con elementos desmontables y la carrocería autoportante monocasco.

Carrocería con chasis independiente o bastidor

El chasis o bastidor es un armazón o elemento estructural que soporta los componentes del vehículo y otras fuerzas debidas al movimiento del vehículo o sus componentes. Una característica del chasis es que permite rodar al vehículo sin carrocería.

Chasis independiente

Este tipo de carrocería con chasis independiente se utiliza sobre todo en vehículos que deben soportar grandes cargas y fuerzas, como pueden ser vehículos industriales, camiones, autobuses, todoterrenos, vehículos de obras, remolques, etc.

Sabía que...

Los ensayos en vehículos para determinar el comportamiento en caso de choque son los crash-test, que están regulados por la directiva europea 96/27/CE, siendo EURONCAP el consorcio europeo encargado de realizarlos.

La estructura del chasis está formada por perfiles metálicos dispuestos longitudinal y transversalmente (largueros y traviesas, respectivamente), las cuales se unen normalmente con tornillos o por medio de soldaduras. En el chasis se fijan los sistemas mecánicos del vehículo y la carrocería. La carrocería dispone de su propio piso.

Recuerde

El chasis es un elemento independiente de la carrocería.

Carrocería con chasis-plataforma

El chasis-plataforma es un tipo de chasis independiente, aligerado, que lleva el piso unido mediante soldadura, es decir, el piso forma parte del chasis. La carrocería con chasisplataforma es utilizado en pequeños vehículos de transporte de mercancías o personas. Este sistema de carrocería permite montar sobre un mismo modelo de chasis-plataforma diferentes carrocerías, lo que reduce costes de diseño y fabricación.

Chasis-plataforma

Carrocería autoportante con elementos desmontables

La carrocería autoportante forma una caja muy resistente que se soporta a sí misma (autoportante), el peso de los pasajeros y/o la carga, todas las piezas o componentes del vehículo y las fuerzas debidas al movimiento del vehículo o sus componentes.

La carrocería autoportante es un tipo de carrocería muy empleada en el diseño de los vehículos. Está formada por piezas generalmente metálicas de diferentes espesores y perfiles que se unen mediante soldadura. La carrocería autoportante se une mediante uniones desmontables atornilladas a otras piezas, como son puertas, capó, portón, aletas, frentes. Básicamente, son las piezas exteriores las desmontables, lo cual permite fácilmente su sustitución en caso de tener que realizar reparaciones.

Carrocería autoportante desmontable

Las ventajas más importantes de una carrocería autoportante respecto a otras son:

Su ligereza, ya que se utilizan perfiles metálicos de alta resistencia mecánica, permitiendo disminuir su sección.

Su elevada rigidez, ya que está formada por materiales de alta resistencia mecánica unidos entre sí.

Es muy económica, debido a que permite la fabricación en serie automatizada en una cadena de montaje.

Es fácil de reparar, ya que las piezas exteriores son desmontables.

Tiene unos mejores coeficientes aerodinámicos, es decir, menor resistencia al viento, mayor agarre a la carretera.

Su elevada estabilidad incluso a altas velocidades, ya que el centro de masas de la carrocería queda situado más bajo.

Menor consumo de combustible.

Mayor seguridad.

Carrocería autoportante monocasco

La carrocería autoportante monocasco es una variante de la autoportante en la cual se han reducido al mínimo las piezas desmontables, como son puertas, capós, etc.

Carrocería autoportante monocasco

La carrocería monocasco forma una estructura muy compacta y rígida. Suele utilizarse en coches de competición o deportivos. Este tipo de carrocerías presenta el inconveniente de que las reparaciones son más complejas de realizar y de elevado coste, ya que si hay que sustituir una aleta habrá que utilizar técnicas de corte y soldadura.

Carrocerías especiales

Existen carrocerías fabricadas con perfiles tubulares, sobre todo utilizados en vehículos de competición, motocicletas, cuadriciclos, etc., con el fin de reducir el peso de los vehículos, que utilizan aleaciones ligeras como el aluminio, fibra de vidrio o de carbono.

3.2. Piezas de la carrocería

La carrocería está formada por piezas interiores y exteriores, las cuales pueden formar parte de un elemento estructural o de acabado.

Las piezas exteriores suelen tener un aspecto y textura muy estéticos.

A continuación se verán los despieces interiores y exteriores más significativos de la carrocería de un automóvil.

1. Traviesa de paragolpes

2. Traviesa delantera inferior

3. Cerradura del capó delantero

4. Capó delantero

5. Bisagra del capó delantero

6. Conjunto pase de rueda delantero

6a. Pase de rueda delantero

6a1. Chapa delantera de pase de rueda

6b. Soporte de motor

6c. Soporte de cuna motor

6d. Refuerzo trasero de larguero delantero

6e. Tapa de larguero delantero

6f. Punta de larguero delantero

6f1. Apoyo de coraza frontal superior

6f2. Cierre frontal de larguero delantero

6g. Soporte de caja de cambios delantero

6h. Refuerzo de larguero

6i. Larguero delantero del piso

7. Cierre de la aleta delantera

8. Refuerzo de pilar delantero

9. Soporte de aleta delantera

10. Coraza frontal superior

11. Salpicadero inferior

12. Traviesa inferior de salpicadero

13. Salpicadero superior

14. Refuerzo del salpicadero

1. Techo

2. Pilar delantero izquierdo

3. Puerta trasera izquierda

3a. Panel de puerta trasera izquierda

4. Conjunto lateral completo

5. Puerta delantera izquierda

5a. Panel de puerta delantera izquierda

6. Pilar central

7. Estribo izquierdo bajo puertas

1. Traviesa trasera de techo

2. Traviesa central de techo

3. Traviesa delantera de techo

4. Refuerzo central de refuerzo de techo

5. Montante de techo

6. Refuerzo superior de pilar delantero

7. Pilar inferior

8. Refuerzo del pilar

9. Montante inferior

10. Refuerzo inferior de pilar delantero

11. Piso

12. Refuerzo piso central

13. Traviesa de asiento delantero

14. Traviesa de asiento trasero

15. Estribo inferior

16. Refuerzo de estribo

1. Vierteaguas completo

2. Vierteaguas

3. Portón trasero

4. Panel de portón trasero

5. Chapa portapiloto

6. Aleta trasera

7. Aleta trasera completa

8. Faldón trasero

9. Alma de paragolpes

1. Traviesa de piso trasero

2. Piso intermedio

3. Traviesa central de piso trasero

4. Marco trasero

5. Piso trasero

6. Refuerzo de piso maletero

7. Soporte de remolcado

8. Faldón interior trasero

9. Larguero trasero

9a. Punta de larguero

9b. Cierre de larguero

10. Soporte piloto trasero

11. Refuerzo central de aleta trasera

12. Refuerzo superior de aleta trasera

13. Pase de rueda interior trasero

14. Prolongación de piso maletero

15. Interior de aleta trasera

16. Refuerzo de pase de rueda trasero

17. Interior de aleta trasera completa

Actividades

6. Busque información sobre la clasificación de los vehículos automóviles en función de la forma de la carrocería (berlina, monovolumen, cupé, etc.) y realice un resumen de cada uno de ellos describiendo sus principales características.

7. Busque información de tres vehículos automóviles que tengan carrocería de aluminio e identifique la marca, modelo y año de fabricación.

8. Busque en la página web www.euroncap.com los resultados más recientes de los ensayos de choque de vehículos y un vídeo donde se ensaye el vehículo con mejor puntuación en la protección de los ocupantes. Anote la marca y modelo del vehículo con la puntuación más alta en la protección a ocupantes.

3.3. Aplicación práctica sobre piezas de carrocería

Usted trabaja desde hace muchos años en un taller de reparación de automóviles. Hace poco ha entrado a trabajar un joven aprendiz. Ayude a su nuevo compañero a reconocer y nombrar las siguientes piezas de la carrocería de un automóvil.

Solución

Despiece de carrocería (parte central exterior):

2. Pilar delantero izquierdo.

3a. Panel de puerta trasera izquierda.

5a. Panel de puerta delantera izquierda.

6. Pilar central.

Despiece de carrocería (parte central interior):

2. Traviesa central de techo.

3. Traviesa delantera de techo.

4. Refuerzo central de refuerzo de techo.

5. Montante de techo.

6. Refuerzo superior de pilar delantero.

7. Pilar inferior.

8. Refuerzo del pilar.

9. Montante inferior.

11. Piso.

4. Composición y propiedades de las aleaciones ligeras (AL)

El acero, uno de los materiales más utilizado en la fabricación de piezas de la carrocería de automóviles, ha ido sustituyéndose por otros materiales para construir piezas más ligeras, entre los que se encuentran el aluminio, plásticos, fibra de carbono, acero aluminizado, etc., así como también piezas de fibra de carbono, acero aluminizado, fibra de vidrio y plásticos.

El más empleado es el aluminio, ya que la fibra de carbono es un material caro usado sobre todo en vehículos de competición o deportivos.

El aluminio se utiliza cada vez más en piezas como capó, techos, aletas, puertas e incluso existen carrocerías íntegras de aluminio.

Para mejorar sus propiedades, debe alearse el aluminio con otros materiales como el cobre o el magnesio para aumentar su dureza y resistencia mecánica, además de facilitar su fabricación.

Además de ser reciclable, las principales propiedades del aluminio son las que siguen.

Baja densidad. El aluminio tiene una densidad de 2698,4 kg/m3, por lo que es aproximadamente tres veces menos denso que el acero, el cual tiene una densidad de 7850 kg/m3. Esta propiedad permite que las piezas construidas en aluminio sean más ligeras, lo que supone un ahorro en combustible en los vehículos, entre otras cosas. Por el contrario, tiene la desventaja de que presenta menos de la mitad de la resistencia mecánica que el acero, aunque es más elástico, por lo que las piezas deben ser de mayor sección para conseguir la misma resistencia mecánica que el acero. El aluminio puede aumentar su resistencia mecánica al alearse con ciertos materiales, pero se encarece el proceso de fabricación.

Capacidad de deformación elevada. Esta propiedad es debida a que el aluminio es dúctil y elástico y tiene menor resistencia mecánica que el acero.

Buenas propiedades anticorrosivas. El aluminio no se oxida fácilmente, ya que en el exterior de las piezas se forma una capa de óxido denominada alúmina (oxido de aluminio) que impide la penetración del oxígeno, con lo que se frena la oxidación. Al estar ya oxidada su capa exterior, disminuye su reacción con el oxígeno.

Baja temperatura de fusión. La temperatura de fusión del aluminio es de 660 °C, muy inferior a la del acero, que es de 1375 °C o superiores según el contenido en carbono y otros componentes. Esta característica hace que el proceso de soldadura de las piezas sea difícil, siendo necesarios equipos especiales de soldadura.

Elevada conductividad térmica y eléctrica. La conductividad térmica del aluminio es casi cuatro veces mayor que la del acero y tiene una conductividad eléctrica elevada, también mayor que la del acero.

No varía el color al variar la temperatura. Cuando el aluminio alcanza su temperatura de fusión, no se aprecia que cambie de color, por lo que es difícil realizar procedimientos de reparación por calentamiento ya que se puede llegar a fundir la pieza. Para evitar esto deben emplearse indicadores de temperatura en la pieza, que pueden ser pinturas térmicas que se aplican en la superficie de la chapa o sobre la pieza cerca de la zona de reparación por calentamiento.

Mala reparabilidad. Debido a las características anteriores el aluminio se repara con dificultad. Además, es un metal que necesita una muy buena limpieza para repararlo mediante soldadura. Se contamina con otros metales pudiendo perder sus propiedades y favorecer su oxidación, por lo que las herramientas que entren en contacto con las piezas de aluminio deben ser de materiales especiales.

En la siguiente tabla se comparan las propiedades del acero y el aluminio, cuyos valores pueden variar en función del tipo de estos metales.

Actividades

9. Busque en internet o en revistas del automóvil tres modelos de vehículos que utilicen en su carrocería fibra de carbono y responda:

¿Qué densidad en kg/m3 tiene la fibra de carbono?

¿Qué tensión de rotura en N/mm2 tiene la fibra de carbono?

10. Busque información sobre la bauxita y responda:

¿De qué materia prima se obtiene el aluminio?

¿Qué es la alúmina?

¿Qué es el proceso Bayer?

Aplicación práctica

En el taller de reparación de automóviles donde trabaja le piden que compare la dureza de dos chapas, una de acero y otra de aluminio, para lo cual cuenta con una lima para metales y un torno de trabajo. Las chapas son las siguientes:

¿Qué procedimiento seguirá para llevar a cabo la comparación? SOLUCIÓN

Colocar las chapas en el torno de trabajo, de tal forma que puedan ser limadas con seguridad.

Limar primero la chapa de aluminio y seguidamente la de acero.

Comprobar el esfuerzo que se ha realizado al limar el aluminio y el acero, debiendo haberse limado con mayor facilidad la chapa de aluminio.

El aluminio se raya y se corta con una sierra más fácilmente que el acero y, además, si la pieza de acero tuviera un alto contenido en carbono resultará muy difícil limarla, cortarla y taladrarla.

5. Variación de propiedades mediante tratamientos térmicos

Las propiedades de los metales pueden modificarse mediante tratamientos térmicos que alteran la microestructura, pudiendo mejorar propiedades y características como la dureza, límite elástico u otras que influyen en su reparabilidad y sus usos.

Los tratamientos térmicos se utilizan sobre todo en aceros.

Generalmente, el tratamiento térmico consiste en calentar el metal hasta alcanzar una temperatura determinada y mantenerlo durante cierto tiempo, hasta que la microestructura de la materia cambie, para luego enfriarlo convenientemente.

La relación de temperatura y tiempo debe ser la adecuada en función del espesor, tipo de material, etc.

Los tratamientos térmicos más utilizados son el temple, el revenido, el recocido y el normalizado.

5.1. Temple

El temple es un tratamiento de calentamiento de la pieza, a temperaturas comprendidas entre 900 ºC y 950 ºC, para posteriormente enfriarla rápidamente con agua o aceite, dependiendo de la velocidad de enfriamiento que se quiera. Mediante el temple el metal aumenta su dureza y resistencia mecánica.

5.2. Revenido

El revenido es un tratamiento de calentamiento del material que se puede realizar después del tratamiento de temple. La temperatura del tratamiento de revenido es de aproximadamente entre 200 ºC y 700 ºC, según el tipo de acero y los resultados que se quieran obtener, seguido de un enfriamiento adecuado. Mediante el revenido aumenta la tenacidad, disminuye la dureza y disminuyen las tensiones internas producidas por el temple.

5.3. Recocido

El recocido es el tratamiento o proceso de calentamiento de la pieza a temperaturas comprendidas entre 800 ºC y 925 ºC seguido de un enfriamiento lento.

Con este tratamiento se consigue aumentar la elasticidad de los metales, aunque disminuye su dureza, lo cual facilita el proceso de mecanización de piezas por embutición o estampación.

5.4. Normalizado

Es un tratamiento para eliminar las tensiones internas existentes en el material. Se suele hacer en un horno para que los materiales se enfríen lentamente.

6. Técnicas de ensayos para la determinación de propiedades

Las técnicas de ensayos son pruebas realizadas sobre los materiales para determinar sus propiedades y características.

Estas técnicas están normalizadas, es decir, para realizar el ensayo se sigue una regla o norma y se realizan sobre probetas.

Definición

Norma

Es un documento de aplicación generalmente voluntaria que contiene especificaciones técnicas basadas en los resultados de la experiencia y del desarrollo tecnológico.

Probeta

Es una muestra de materia sobre la que se realiza un ensayo para probar sus propiedades. Las probetas suelen ser de dimensiones y formas normalizadas.

Aunque las normas suelen ser de aplicación voluntaria, muchas son obligatorias y su cumplimiento está impuesto por la legislación vigente, bien sea por ley, decreto, etc. Al hacerse obligatorio el cumplimiento de una norma, se garantizan unos niveles de calidad y seguridad.

Algunas de las normas más conocidas son:

UNE (Una Norma Española): elaboradas por la Asociación española de normalización y certificación (AENOR).

ISO: Organización internacional de normalización.

DIN: Normas industriales de Alemania.

AWS (American Welding Society): Sociedad americana de soldadura.

BS: Instituto británico de estándares.

EN: Comité europeo de normalización.

CEE: Comunidad Económica Europea.

AISI (American Iron and Steel Institute): Instituto americano del hierro y el acero.

ASME (American Society of Mechanical Engineers): Sociedad americana de ingenieros mecánicos.

ASTM (American Society of testing Materials): Sociedad americana para prueba de materiales.

SAE (Society American of Engineers): Sociedad americana de ingenieros.

ANSI (American Nacional Standars Institute): Instituto nacional americano de estándares.

Un ejemplo de norma UNE relacionada con el ensayo de materiales metálicos es la norma UNE-EN ISO 148-1:2011, que contiene las especificaciones técnicas para realizar el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy.

Un concepto fundamental en los ensayos es la tensión mecánica, que en física e ingeniería se define como la fuerza por unidad de superficie. La fuerza se mide en Newton (N) en el sistema internacional, aunque también se usa el kilopondio (kp) e incluso el kilogramo (kg), aunque es una unidad de masa y no de fuerza. Una masa de 1 kg ejerce una fuerza de 1 kp o 9,81 N en la superficie de la tierra.

En las figura se han representado dos barras de acero de diferentes secciones, la figura (A) tiene una sección o área de10 mm² y la (B) de 20 mm². La fuerza necesaria para romper la barra de la figura (A) es de 2500 N, que es mucho menor que la necesaria para romper la segunda, para lo cual se necesita una fuerza de 5000 N. Sin embargo, la tensión es la misma en ambos casos y su valor es 250 N/mm².

Básicamente, los ensayos para determinar las propiedades son tracción, compresión, flexión, dureza, resiliencia y doblado.

6.1. Ensayo de tracción

Durante el ensayo de tracción, se somete una probeta a una fuerza de tracción aplicada de forma que aumente progresivamente hasta alcanzar el valor de rotura de la pieza. A medida que aumenta la fuerza aplicada, la probeta se alarga y sufre una deformación.

Con el ensayo de tracción se determinan las propiedades de límite elástico, tensión de rotura y alargamiento.

Límite elástico es el valor de la tensión al que corresponde la máxima deformación exclusivamente elástica. Se suele medir en N/mm2 o kg/mm².

Tensión de rotura es la máxima tensión que soporta el material antes de romperse. Se suele medir en N/mm2 o kg/mm2.

Alargamiento es el aumento de longitud que experimenta la probeta. Se expresa como un porcentaje de la longitud de la probeta y se calcula con la siguiente fórmula:

Donde:

Al: alargamiento

Lf: longitud final.

Li: longitud inicial.

Si un material sufre un alargamiento de valor elevado se dice que su comportamiento ha sido dúctil. Si, por el contrario, la rotura se produce sin que el material se alargue su comportamiento se considera frágil.

La probeta se sujeta mediante dos mordazas y se le aplica una fuerza de tracción hasta que la pieza se rompe. La máquina registra los valores de tensión y alargamiento. Se pueden encontrar máquinas de ensayo que aplican fuerzas desde 1kN hasta 150 kN, pudiéndose utilizar la misma máquina para ensayos de compresión.

Durante el ensayo de tracción los valores de tensión y alargamiento son medidos, pudiéndose representar este par de valores de forma grafica y obtenerse una curva característica tensión-deformación.

En la figura se aprecia la curva característica y los puntos O, E, F, G, H a los que les corresponde un valor de tensión, siendo:

Curva O-E: el punto E corresponde al límite elástico, es decir, si no se supera el valor de tensión sLE la pieza recupera su tamaño y forma originales cuando se deja de someter a las fuerzas de tracción. A la zona O-E se la denomina zona elástica.

Curva E-F: desde el punto E al F se produce un alargamiento grande en comparación a la tensión aplicada. A esta zona se la denomina dúctil.

En el punto F corresponde a la tensión de fluencia, que indica que tensiones adicionales causarán deformaciones mayores hasta que llega a la tensión máxima, que corresponde con el punto G.

Curva F-G-H: desde el punto F al H es la zona denominada plástica, en la cual la probeta no recobra sus dimensiones y forma original al dejar de actuar la tensión, es decir, la deformación es permanente.

Al rebasar el punto G aparece una reducción de la sección de la probeta debido al alargamiento, aparece lo se puede llamar cuello de botella, en la cual la probeta sufre su mayor deformación aunque la tensión decrece debido a que su resistencia mecánica es menor. La deformación es heterogénea hasta llegar a la ruptura en el punto H.

Ejemplo

Para determinar el alargamiento de una probeta conociendo los siguientes datos:

Longitud inicial de la probeta: 200 mm.

Longitud final de la probeta: 220 mm.

El alargamiento en % se calcula con la siguiente fórmula:

Se sabe que:

Lf = 220 mm.

Li = 200 mm.

Sustituyendo valores en la formula, se obtiene:

6.2. Ensayo de compresión

El ensayo de compresión se realiza para medir la resistencia de un material o su deformación y se suele realizar en materiales frágiles. En los metales esta prueba determina las mismas características que el ensayo de tracción obteniéndose resultados similares, por lo que no es un ensayo muy empleado.

6.3. Ensayo de flexión

Este ensayo se realiza sobre una probeta que queda sometida a tracciones y compresiones simultáneamente.

Al doblarse la probeta, la cara superior queda sometida a compresión y la cara inferior a tracción.

Tras el ensayo se deben analizar los esfuerzos máximos dentro del límite elástico. El ensayo de flexión también puede utilizarse para medir la fatiga de las piezas, esto es, sometiendo a la pieza a una flexión alternada mediante la aplicación de fuerzas variables se puede determinar qué valor de fuerzas dinámicas periódicas puede soportar una pieza sin romperse.

6.4. Ensayo de dureza

La dureza de un metal es la resistencia que opone a ser rayado o penetrado superficialmente por otros cuerpos.

El ensayo de dureza se realiza con un durómetro. Los ensayos más utilizados son los que miden la dureza de penetración, que es un ensayo estático por indentación, los cuales miden la huella que produce un penetrador al incidir sobre la superficie de la probeta al aplicar una fuerza determinada.

Los ensayos más utilizados para medir la dureza son:

Brinell.

Rockwell.

Vickers.

Knoop.

Shore.

Los penetradores empleados para determinar la dureza suelen ser bolas esféricas o conos.

Después del ensayo se miden algunas dimensiones de la huella y se determina la dureza.

El ensayo Brinell mide el diámetro de la huella y otros, como el Rockwell, miden la profundidad de la huella.

Algunos valores típicos de dureza Brinell (HB) son:

Acero dulce: 120 HB.

Acero de herramientas: 500 HB.

Acero inoxidable: 250 HB.

Aluminio: 15 HB.

Cobre: 35 HB.

Madera: entre 1 HB y 7 HB.

Vidrio: 482 HB.

Sabía que...

Cuanta mayor dureza tiene un material más difícil es limarlo o taladrarlo. El diamante es muy duro pero frágil.

6.5. Ensayo de resiliencia

El ensayo para medir la resiliencia se realiza con el péndulo Charpy, el cual mide la energía de rotura por unidad de volumen al someter la probeta a un impacto. Por tanto, la resiliencia es la energía por unidad de volumen para producir la rotura. La resiliencia se mide en Julios por metro cúbico (J/m³) o sus múltiplos J/cm³, J/mm³, etc. La temperatura de ensayo suele ser de 20 ºC, es decir, la pieza ensayada debe tener una temperatura de 20 ºC.

Las probetas para el ensayo son generalmente de perfil cuadrado y se les realiza una entalla o ranura que generalmente tiene forma de V o U.

Durante el ensayo el péndulo choca contra la probeta, que se parte por la ranura realizada, y la máquina de ensayo registra el valor de la energía de rotura o resiliencia.

La resiliencia de un material depende de la temperatura: a menor temperatura, menor resiliencia, por eso los metales se vuelven más frágiles cuando se enfrían.

6.6. Ensayo de doblado

El ensayo de doblado, también denominado plegado, se realiza sometiendo a la probeta a una flexión hasta conseguir doblarla con una determinada curvatura. Este ensayo sirve para determinar la ductilidad de los materiales en la zona estirada o la capacidad de deformación. La probeta sufre una deformación plástica.

La probeta a utilizar puede ser sólida con forma rectangular, circular o poligonal. La cara exterior de la probeta queda sometida a tracción y la inferior a compresión al igual que en el ensayo de flexión.

El ensayo se realiza sin invertir el sentido de la flexión durante la prueba y hasta que los dos extremos de la probeta forme un ángulo determinado. Dependiendo de la norma de ensayo puede exigirse un determinado ángulo de doblado sin que aparezcan grietas, lo más frecuente es realizar un doblado de 180º sin que las grietas puedan superar un determinado tamaño.

Los radios de curvatura suelen estar comprendidos entre 1 y 4 veces el espesor.

En la figura (A) el ángulo de doblado es de 180º y en la probeta aparecen grietas. La probeta (B) se ha sometido a una ángulo de doblado (a).

Actividades

11. Busque en internet un vídeo de un ensayo de tracción de una probeta de acero y diga cuánto tiempo dura el ensayo hasta la rotura de la probeta.

7. Características de los materiales metálicos

Las características de los materiales permiten identificar estos con un valor como la densidad, dureza, etc. Anteriormente se han visto algunas de las propiedades más importantes de los metales como la plasticidad, tenacidad, etc.

7.1. Aceros estructurales

Los aceros estructurales se designan según la norma UNE EN 10027-1 mediante símbolos numéricos y letras que indican las características básicas. Estos aceros se designan con una “S” seguida de un número que indica el valor mínimo especificado del límite elástico en MPa (1 MPa = 1 N/mm²) para el menor intervalo de espesor.