El alargamiento y reducción de área de materiales metálicos puede proporcionar información específica sobre las características de los materiales.
El alargamiento es un concepto amplio que cubre varios parámetros, como el alargamiento total de fuerza máxima (alargamiento uniforme), el alargamiento post-fractura, el alargamiento del límite elástico, el alargamiento plástico de fuerza máxima, el alargamiento de fractura total, etc.
Por ejemplo, el alargamiento después de la fractura considera la capacidad de deformación plástica uniforme y la capacidad de deformación local (estricción) de los materiales metálicos, mientras que el alargamiento total por 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. fractura.
Por tanto, el alargamiento se utiliza ampliamente como índice crucial para medir las propiedades mecánicas de los materiales metálicos.
Este artículo describe los aspectos principales del uso de galgas extensométricas comunes para probar propiedades de tracción. Destaca las diferencias y los efectos de diferentes instrumentos durante el proceso de prueba y examina métodos para mejorar la precisión de las pruebas de alargamiento del metal mientras se adhiere a los requisitos de precisión de la norma para los resultados de las pruebas.
1. Pruebe la precisión del estiramiento
El alargamiento es un elemento de prueba convencional para materiales metálicos en agencias de pruebas de terceros. Las pruebas de tracción para materiales metálicos se llevan a cabo utilizando una máquina de prueba universal controlada por microcomputadora. 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 prueba y obtener resultados correctos, se debe prestar atención a los siguientes aspectos.
1. Seleccione el método de prueba apropiado según el tipo de material probado.
Los materiales a ensayar se pueden dividir en términos generales en metales y no metales, y las condiciones producidas por estos materiales durante el proceso de tracción son diferentes.
Aunque algunos materiales no metálicos exhiben buena tenacidad y producen vibraciones mínimas durante la fractura, lo que permite el uso de un extensómetro de sujeción para garantizar la precisión de la prueba, algunos materiales metálicos producen vibraciones significativas después de la fractura. Esta vibración puede provocar un desplazamiento incontrolable del extensómetro adjunto, lo que puede provocar imprecisiones en los resultados de las pruebas.
Para medir el alargamiento después de la fractura de materiales metálicos, las muestras fracturadas se unen y se utiliza un calibre para medir la deformación final. Sin embargo, debido al proceso de deformación irregular de la fractura del metal, pueden producirse espacios en las costuras, lo que da como resultado un valor aproximado cercano a la deformación real.
Ignorar la influencia de la deformación irregular y los espacios de empalme puede afectar significativamente la precisión de la prueba. Además, es posible que el topógrafo no pueda garantizar el posicionamiento preciso del calibrador y el parámetro de referencia debido a la limitación de la resolución del ojo humano, y la ubicación de la fractura tendrá un impacto significativo en la precisión de la prueba.
Por lo tanto, la precisión del estiramiento después de la prueba de fractura suele ser mucho menor que 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. se pueden probar con un extensómetro de sujeción.
2. Seleccione el extensómetro apropiado.
Al probar las propiedades mecánicas de materiales metálicos, a menudo se utilizan galgas extensométricas para medir la deformación del material.
Actualmente, existen tres tipos comunes de galgas extensométricas: mecánicas, ópticas y electromagnéticas. De estos, los extensómetros mecánicos son los más frecuentes y se pueden clasificar en extensómetros de gran tensión, metálicos y completamente automáticos.
Para medir la deformación, estas galgas extensométricas deben colocarse en la superficie de la muestra. Las galgas extensométricas metálicas requieren una banda elástica para su instalación y fijación, y se deben recordar los siguientes tres puntos:
En primer lugar, el elástico debe tener una elasticidad moderada y estirarse hasta aproximadamente el 80% de su longitud máxima o aproximadamente cuatro veces su longitud original antes de su uso.
En segundo lugar, el devanado debe ser recto y la fuerza resultante del devanado debe ser perpendicular a la muestra y 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 afectará directamente la dirección de la curva de prueba.
En tercer lugar, la distancia medida debe ser precisa. Durante la instalación, asegúrese de que ambos brazos extensímetros estén abiertos a la varilla de posicionamiento sin presión, dejando un espacio de aproximadamente 1 mm.
Generalmente, las galgas extensométricas grandes están diseñadas específicamente para materiales no metálicos con alta elasticidad, como el caucho. Estas galgas extensométricas pueden medir deformaciones de hasta 80 cm con una precisión de 0,008 mm.
La deformación máxima que se puede medir con galgas extensométricas metálicas es generalmente de 25 mm, con una precisión de prueba de 1,5 μm.
Estos dos tipos de galgas extensométricas son los más utilizados en la actualidad, gracias a su alta relación coste-beneficio y su amplia gama de aplicaciones.
Sin embargo, también tienen ciertas limitaciones:
- El rango y la longitud de referencia del extensómetro metálico son poco ajustables, lo que limita su uso a un rango pequeño o longitud de referencia específica. El rango del extensómetro es relativamente fijo.
- Es necesario eliminar la fractura de la muestra antes de medir su alargamiento, que no se puede medir directamente.
- Si el extensómetro no está conectado firmemente a la muestra ensayada, puede deslizarse.
- El extensómetro puede tener dificultades para adaptarse a entornos de prueba especiales, como medir la deformación de la muestra en una caja de entorno de medición.
- Aunque el extensómetro de deformación grande tiene un amplio rango de medición, su precisión de medición es relativamente baja. Durante la prueba, puede ocurrir un ligero deslizamiento con cambios en el espesor de la muestra.
3. Los problemas del uso de extensómetros mecánicos enumerados anteriormente se pueden evitar utilizando extensómetros de rejilla.
El extensómetro de rejilla tiene una precisión rápida y de alta resolución, capaz de alcanzar 1 μm. Actualmente se considera la mejor herramienta para medir el estiramiento.
Sin embargo, el precio relativamente alto de estas galgas extensométricas significa que normalmente no se incluyen como equipo estándar en los dispositivos de medición generales.
2. Resultados de la prueba de estiramiento
El extensómetro es un dispositivo fundamental que mide la deformación axial y radial entre longitudes de referencia de muestras.
Los parámetros típicos medidos con un extensómetro incluyen el alargamiento, el índice de Poisson, el índice de endurecimiento por tracción, el índice de deformación plástica, entre otros.
El uso de herramientas y métodos adecuados durante el proceso de medición puede minimizar los errores de medición. Es importante no sólo priorizar la precisión de los instrumentos de prueba, sino también seguir métodos de prueba estandarizados durante el proceso de prueba real.
Fig. 1 Aspecto de dos tipos de galgas extensométricas comunes
Actualmente, en los laboratorios se utilizan habitualmente dos tipos de galgas extensométricas: galgas extensométricas grandes y galgas extensométricas metálicas, como se ilustra en la Figura 1.
Los extensómetros metálicos tienen una longitud de referencia (longitud de referencia original) de 25, 50 y 100 mm y pueden soportar una deformación de 10 mm.
Al medir el alargamiento después de una fractura de metal, no es aconsejable utilizar un extensómetro ya que la fractura produce mucha vibración, lo que puede afectar la precisión del extensómetro. Los extensómetros solo deben usarse 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 original del medidor se puede ajustar según sea necesario. Este tipo es ideal para medir el alargamiento de plásticos, caucho y cintas. Sin embargo, las muestras delgadas, como las envolturas de plástico, no son adecuadas debido al peso propio del extensómetro, que puede dañar la muestra al sujetarla.
La medición manual con calibre tiene una precisión de 0,02 mm, mientras que la precisión de la medición con extensómetro es de 0,0015 mm, que es más de diez veces mayor.
Sin embargo, en GB/T 228.1-2010, los resultados de la prueba requieren redondear el alargamiento del límite elástico al 0,1 % y otros alargamientos, incluido el alargamiento post-fractura, al 0,5 %. Los resultados finales de ambos métodos son casi idénticos después del redondeo.
Por lo tanto, es evidente que cuando la precisión del equipo cumple con los requisitos necesarios, la precisión del ensayo se verá afectada por la precisión del extensímetro.
Conclusión
Actualmente, hay un número cada vez mayor de galgas extensométricas disponibles en el mercado y su precisión está mejorando.
Sin embargo, cada galga extensométrica tiene sus propias limitaciones y usos, que son bastante obvios.
Por lo tanto, es esencial comprender las características de medición del extensómetro utilizado en las pruebas, utilizar razonablemente sus ventajas, evitar sus limitaciones y elegir instrumentos de medición adecuados basados en diferentes elementos de prueba.
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 resultados de prueba precisos.
Es necesario elegir instrumentos de medición apropiados basados en diferentes materiales de prueba para obtener resultados de prueba precisos.
