What is Material Testing: A Definitive Guide
Las materias primas desempeñan un papel fundamental en la fabricación de componentes. Por eso es muy importante probar los materiales antes de utilizarlos en los proyectos.
La importancia de los ensayos de materiales es incuestionable, y si desea saber qué son los ensayos de materiales, cómo funcionan y cuáles son sus tipos, la siguiente guía es para usted. Sigamos leyendo.
¿Qué es el ensayo de materiales?
El ensayo de materiales es el proceso que mide las propiedades de los materiales y sus reacciones cuando se someten a determinadas condiciones. Los ensayos de materiales ayudan a determinar la compatibilidad de los materiales con distintas aplicaciones.
Algunas empresas disponen de instalaciones de ensayo de materiales donde expertos cualificados los prueban utilizando distintos métodos de ensayo.
¿Cómo funciona una máquina de ensayo de materiales?
Una máquina de ensayo de materiales aplica una fuerza controlada sobre la muestra de material para poder evaluar sus propiedades mecánicas. Estas propiedades mecánicas consisten en la elasticidad, fuerzay deformación.
La máquina de ensayos utiliza sistemas mecánicos, hidráulicos y neumáticos para ejercer cargas de compresión y tracción. Los sensores se utilizan para medir las fuerzas aplicadas, que se registran, y se evalúa el rendimiento del material.
¿Por qué son importantes los ensayos de materiales en la fabricación?
Los ingenieros de producto realizan ensayos de materiales en diversas industrias. Recopilar toda la información pertinente sobre el producto mientras se desarrolla ayuda a garantizar su calidad. Ayuda a determinar el material más adecuado para un producto concreto en términos de conformidad y calidad.
El proceso de ensayo de materiales también garantiza que sea seguro trabajar con ellos, ya que algunos materiales son inflamables y reactivos y pueden suponer un riesgo. Los desarrolladores prueban los materiales para poder pasar las características del material y que el material elegido cumpla los requisitos de una aplicación.
13 Tipos de ensayo de materiales
Existen diferentes tipos de métodos de ensayo de materiales, que son los siguientes:
Ensayo de tracción
El ensayo de tracción es un método de ensayo de materiales que mide la resistencia del material. Evalúa la tensión, la deformación y la deformación por fluencia del material y aplica fuerzas sobre el material. Utiliza materiales como compuestos, metales y polímeros. Utiliza una máquina de tracción eléctrica para los ensayos o una máquina de ensayos hidráulica, que expone los materiales a diferentes fuerzas.
Prueba de compresión
Los ensayos de compresión evalúan la reacción del material cuando se somete a cargas de compresión. Los ensayos mecánicos consisten en someter el material a cargas que conducen al aplastamiento. El esfuerzo de compresión es importante para probar la ductilidad y el módulo de elasticidad.
Pruebas de fatiga
En ensayos de fatiga ayuda a determinar la reacción del material cuando se somete a una carga. Implica la carga media, que identifica la resistencia a la fatiga cuando se rompe.
Pruebas de dureza
La prueba de dureza se realiza en el componente final para comprobar su dureza y a qué presión se rompe.
Pruebas de impacto
Las pruebas de impacto miden la fuerza necesaria para que el material se rompa. Las dos pruebas, Izod y Charpy, se realizan para identificar la fuerza que rompe el material. Estas dos pruebas miden la energía necesaria para provocar una fractura en el material.
Pruebas de torsión
El ensayo de torsión mide la resistencia del proceso de torsión, lo que ofrece una evaluación de la ductilidad y la resistencia al cizallamiento. El proceso consiste en retorcer el material. El ensayo de torsión consiste en identificar las propiedades del material, como el módulo de elasticidad, la resistencia al cizallamiento y la resistencia a la torsión.
Pruebas de tracción a alta velocidad
El proceso de ensayo de tracción de alta velocidad consiste en condiciones de carga rápida que determinan las propiedades de tracción de la materia prima. La prueba de resistencia a la tracción de alta velocidad se utiliza para probar materiales sometidos a impactos de cargas elevadas y tensiones excesivas.
Ensayos de conformado de chapa metálica
El ensayo de conformado de chapa es una prueba para determinar la conformabilidad de la chapa y su capacidad para soportar la deformación sin agrietarse. El ensayo de embutición cúbica y el FLD son los ensayos que se utilizan para este proceso. Ayudan a evaluar la compatibilidad del material con el estirado, el conformado y el doblado.
Pruebas de elastómeros
Los ensayos de elastómeros evalúan la capacidad del compuesto de elastómero para funcionar eficazmente. Se utiliza para evaluar el rendimiento de los materiales, así como de las piezas acabadas, con el fin de garantizar su funcionalidad y calidad.
Pruebas eléctricas
Los ensayos eléctricos evalúan las características eléctricas de un material, lo que ayuda a evaluar la conductividad, la rigidez dieléctrica y la resistividad del material. Se comprueba la conductancia eléctrica que posee un material.
Pruebas térmicas
Los ensayos térmicos evalúan la reacción del material al cambio de temperatura, lo que incluye la conductividad, la expansión térmica y la degradación. Ayudan a medir la conducción del calor.
Los ensayos térmicos permiten incluso medir el calor que puede provocar el aumento de la temperatura en el material para evaluar su disipación térmica. Incluso evalúa el límite hasta el que el material se contrae y se expande cuando se somete a un cambio de temperatura.
Pruebas químicas
Las pruebas químicas consisten en someter la muestra de material a determinadas exposiciones químicas. Estas pruebas evalúan la resistencia de estos materiales a determinadas sustancias químicas. Existen diferentes tipos de pruebas químicas, y algunas de ellas son las siguientes:
- Los ensayos de corrosión ácida evalúan la capacidad de los materiales para resistir los productos químicos ácidos.
- El ensayo de corrosión alcalina evalúa la resistencia de los materiales a los ambientes alcalinos.
- Los ensayos con disolventes orgánicos evalúan la reactividad de los materiales a los disolventes orgánicos.
Ensayos destructivos frente a ensayos no destructivos
Cuando se ensaya un material, los dos tipos de ensayos son destructivos y no destructivos.
Los ensayos destructivos de materiales consisten en tomar muestras del material y someterlas a pruebas para hacer una evaluación del mismo en determinadas condiciones. Estas pruebas alteran la superficie del material, por lo que deja de estar en estado utilizable. Ayuda a analizar las características del material en la producción y la investigación.
Los ensayos de materiales no destructivos ayudan a comprobar la capacidad de un material para soportar la carga hasta alcanzar el punto de rotura. No se destruye el material, solo se comprueba si puede soportar una carga específica durante un periodo de tiempo más largo.
Ensayos de materiales y métodos normalizados
Existen diferentes métodos para probar los materiales, que son los siguientes:
Pruebas dinámicas
Las pruebas dinámicas de la carga inciden en la capacidad de carga; la muestra se somete a una carga y se realiza una prueba destructiva. Hay diferentes tipos de pruebas dinámicas, que consisten en probadores de alta velocidad, probadores de peso de caída y pruebas de impacto de péndulo.
Pruebas estáticas de materiales
Los ensayos estáticos de materiales son ensayos de contacto que consisten en determinar el comportamiento de resistencia y deformación. El componente se somete a compresión, tensión y torsión.
Ensayos cíclicos de materiales
Los ciclos de carga recurrentes en los ensayos cíclicos de materiales consisten en cargar la muestra de material, donde la carga cíclica se aplica al material de la muestra.
Métodos estándar
Las normas ISO, AMSE, BS y EN son las normas que se utilizan para probar los materiales cuando se utilizan en el diseño y la fabricación de la pieza.
¿De qué material puedo hacerme la prueba?
Hay varias cosas que se pueden probar para el material, y estos son los siguientes:
- Se comprueban las propiedades mecánicas de dureza, resistencia a la tracción, resistencia a la compresión y resistencia a la flexión de un material.
- Se evalúan propiedades físicas como la conductividad térmica, el punto de fusión y la densidad de un material.
- Propiedades químicas del material, como la resistencia a la corrosión y el análisis de la composición.
- También es necesario evaluar propiedades eléctricas como la rigidez dieléctrica, la conductividad y la resistencia a la intemperie.
¿Cómo documentar los datos durante los ensayos de materiales?
Los datos de las pruebas de materiales se documentan en forma de informes, que son detallados. Los informes incluyen las condiciones de ensayo, los métodos de ensayo, las presentaciones y los datos brutos. Estos informes detallados son muy importantes para el control de calidad, la certificación y el cumplimiento de la normativa.
Aplicaciones de los ensayos de materiales
Los ensayos de materiales tienen diversas aplicaciones, que se describen a continuación:
Industria del automóvil
Los fabricantes de automóviles utilizan componentes fabricados con materiales probados para que los componentes de los coches, las piezas del interior y los bastidores de la carrocería se hagan con cuidado. Estos materiales se evalúan para garantizar su resistencia a la fatiga, durabilidad y resistencia a los choques.
Médico
También se comprueba la biocompatibilidad de los materiales utilizados en la creación de prototipos de dispositivos médicos. La resistencia y durabilidad de estos materiales son muy importantes, ya que se utilizan para instrumentos quirúrgicos, prótesis e implantes.
Aeroespacial
Las piezas de los aviones están destinadas a soportar cargas pesadas, por lo que están sometidas a altas presiones y variaciones de temperatura. Estos materiales se ensayan para los componentes de los aviones, como alas, fuselajes y cristales.
Construcción
Los materiales utilizados en proyectos de construcción, como el asfalto, el acero y los compuestos, requieren pruebas. Las pruebas se realizan para comprobar si pueden soportar grandes esfuerzos y si el material cumple o no las normas de seguridad.
Industria electrónica
Los dispositivos electrónicos, como teléfonos móviles y ordenadores portátiles, se someten a pruebas de durabilidad, resistencia al calor, conductividad eléctrica y resistencia a la humedad.
Retos de los ensayos de materiales
A la hora de elegir el material y comprobar su pertinencia en determinadas aplicaciones, hay que hacer frente a algunos retos. Algunos de estos retos son los siguientes:
- Los resultados de la prueba de materiales pueden acabar siendo inexactos por tener una muestra defectuosa o incoherente. De ahí que la comparación de las pruebas resulte difícil y exija atenerse en la preparación de las muestras a protocolos normalizados para lograr la coherencia.
- Algunos factores ambientales, como la humedad, la temperatura y la calidad del aire, pueden influir en los resultados de los ensayos. Cuando los materiales se ensayan a temperaturas distintas de las que forman parte de su norma, las propiedades del material pueden verse afectadas. Por lo tanto, deben mantenerse unas condiciones ambientales favorables mientras se ensaya el material.
- La recopilación de datos para los ensayos de materiales requiere algunos costes y tiempo. En algunos casos, el tiempo y el presupuesto pueden ser una gran preocupación, y de ahí que los métodos de ensayo no se lleven a cabo adecuadamente.
- Garantizar la seguridad es un componente crucial a la hora de realizar ensayos de materiales sin comprometer la precisión de las pruebas. Algunos métodos de ensayo entrañan riesgos en presencia de cargas pesadas, altas temperaturas y entornos corrosivos.
- El equipo utilizado para las pruebas puede tener errores, como errores de calibración, que proporcionan mediciones inexactas.
DEK ofrece inspección integral para sus proyectos de mecanizado
Si desea fabricar nuevos componentes y le preocupan los ensayos de materiales, DEK puede ofrecerle servicios de inspección. Nos aseguramos de optar por métodos versátiles de comprobación de material para sus componentes que sean precisos, de modo que podamos proporcionarle los resultados adecuados.
Conclusión
Todo lo explicado en la guía anterior ofrece una visión detallada de los ensayos de materiales y el papel que desempeñan. Al leerla, se habrá hecho una idea de los distintos métodos de ensayo y de sus aspectos más importantes.
