Ensayo de creep / ensayo de fluencia
El ensayo de fatiga-fluencia, también conocido como ensayo de creep, es un método destructivo de caracterización de materiales que se utiliza para determinar la resistencia a largo plazo y la resistencia a altas temperaturas de un material. Durante el ensayo de fatiga-fluencia, una probeta se somete durante un largo periodo de tiempo a una temperatura elevada y se aplica una carga o tensión de tracción constante. Se distingue entre ensayos de corta duración hasta aprox. 10.000 horas y ensayos de larga duración a partir de aprox. 10.000 horas.
El objetivo del ensayo de fatiga-fluencia (creep) predecir la vida útil del material bajo determinadas condiciones de uso. Para realizar estos ensayos conforme a los distintos requisitos normativos, ZwickRoell ofrece máquinas de ensayos de fluencia de alta precisión.
Definición de «Fluencia» Valores característicos Resistencia a fluencia 3 fases del ensayo de fluencia Tipos de ensayos Formas de probeta Normas destacadas Máquinas de ensayos Preguntas frecuentes
¿Qué se entiende por fluencia?
Se entiende por fluencia la deformación plástica progresiva de un material durante un periodo de tiempo prolongado. Incluso cargas bajas combinadas con temperaturas elevadas durante periodos largos pueden causar deformaciones permanentes en materiales como metales, cerámicas o plásticos.
Los principales factores que influyen en la fluencia son:
- Carga aplicada
- Temperatura
- Duración de la carga
¿Qué valores característicos se determinan en un ensayo de fatiga (ensayo de creep)?
- Tiempo hasta la rotura de la probeta (tiempo hasta rotura)
- Deformación permanente
- Alargamiento al tiempo de rotura
- Reducción de área al tiempo de rotura
- Tiempo hasta el límite de fluencia
- Tiempo hasta el límite de deformación
- Módulo de fluencia (relación tensión–deformación en función del tiempo)
- Resistencia a fluencia
- Deformación de fluencia
- Tensión de relajación
¿Qué es la resistencia a fluencia?
La resistencia a fluencia nos da información sobre la vida útil de un material bajo ciertas condiciones de uso. Indica la tensión mecánica que provoca la rotura del material a una temperatura constante durante un periodo de tiempo determinado. Se determina a partir de ensayos de fluencia y es decisiva para el uso de los materiales en diversas aplicaciones. Los componentes aeroespaciales y las piezas del motor solo pueden experimentar deformaciones muy reducidas, incluso cuando se someten a cargas y temperaturas elevadas. Si un componente sufre una deformación por fluencia, no recuperará su forma original ni siquiera después de la descarga. Una carga elevada del material durante un tiempo prolongado puede provocar primero la aparición de grietas y, posteriormente, la rotura total.
Las tres fases del ensayo de fluencia
El ensayo de fluencia se divide en tres fases: la fase primaria, la fase secundaria y la fase terciaria. Estas curvas de fluencia describen el comportamiento del material durante un periodo de tiempo definido.
En la fase primaria de fluencia, la resistencia mecánica del material aumenta debido a la deformación plástica y, a continuación, la velocidad de fluencia disminuye.
A medida que avanzan la deformación y la duración del ensayo, se producen gradualmente el endurecimiento y el ablandamiento. Esta fase se caracteriza por una velocidad de fluencia constante y se denomina fase secundaria de fluencia.
En la fase terciaria de fluencia, la velocidad de fluencia aumenta considerablemente, debido a los daños en el material, y finaliza con la rotura de la probeta. La fase terciaria de fluencia representa solo un breve periodo, en relación con la vida útil total de un material. La fluencia secundaria representa la mayor parte de la vida útil total.
Tipos de ensayos frecuentes
Ensayo de creep / ensayo de fluencia
Modelado de la deformación
Ensayo de relajación
Ensayo de propagación de la grieta
Ensayo de fluencia-fatiga (CF)
Ensayo de propagación de grieta por fatiga-fluencia (CFCG)
Ensayo de fatiga termomecánica (TMF)
Probeta redonda
Probeta redonda
Probeta CT
Probeta plana
Probeta plana
Probeta redonda
Normas destacadas para ensayos de fluencia en metal
Los requisitos y procedimientos para los ensayos de fluencia están regulados por varias normas ISO y normas ASTM para metales y plásticos.
- ISO 204 Materiales metálicos – Ensayo de fluencia uniaxial bajo carga de tracción
- ASTM E139 Standard Test Methods for Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-Rupture Tests of Metallic Materials
- EN 2002-005 Ensayos de materiales metálicos – Parte 005: Ensayo de fluencia y resistencia a fluencia bajo carga de tracción constante
- ASTM E328 Standard Test Methods for Stress Relaxation for Materials and Structures
- ISO 15630-3 Steel for the reinforcement and prestressing of concrete - Test methods
- ASTM G129 Standard Practice for Slow Strain Rate Testing to Evaluate the Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking
- ASTM F519 Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments
- ASTM F1624 Standard Test Method for Measurement of Hydrogen Embrittlement Threshold in Steel by the Incremental Step Loading Technique
- ASTM E1457 Standard Test Method for Measurement of Creep Crack Growth Times in Metals
- ASTM E2760 Standard Test Method for Creep-Fatigue Crack Growth Testing
- ASTM E647 Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates
- ASTM E2714 Standard Test Method for Creep-Fatigue Testing
- ASTM E606 Standard Test Method for Strain-Controlled Fatigue Testing
- ISO 12106 Metallic materials - Fatigue testing - Axial-strain-controlled method
- Validated Code-of-Practice for Strain-Controlled Thermo-Mechanical Fatigue Testing
- ISO 12111 Metallic materials - Fatigue testing - Strain-controlled thermomechanical fatigue testing method
- ASTM E2368 Standard Practice for Strain Controlled Thermomechanical Fatigue Testing
Normas destacadas para ensayos de fluencia en plásticos
- ISO 899-1 Determinación del comportamiento a fluencia - Parte 1: Ensayo de fluencia en tracción
- ISO 899-2 Determinación del comportamiento a fluencia - Parte 2: Ensayo de fluencia en flexión en tres puntos
- ASTM D2990 Standard Test Methods for Tensile, Compressive and Flexural Creep and Creep-Rupture of Plastics
- ISO 16770 Plastics - Determination of environmental stress cracking (ESC) of polyethylene - Full-notch creep test (FNCT)
- ISO 3384-1 Rubber, vulcanized or thermoplastic - Determination of stress relaxation in compression
Preguntas frecuentes sobre el ensayo de fluencia / ensayo de creep
El ensayo de fluencia, también conocido como ensayo de resistencia a fluencia, es un método destructivo de caracterización de materiales que se utiliza para determinar la resistencia a largo plazo y la resistencia a altas temperaturas de un material. Durante el ensayo de fatiga-fluencia, una probeta se somete durante un largo periodo de tiempo a una temperatura elevada y se aplica una carga o tensión de tracción constante.
El objetivo del ensayo de fatiga-fluencia (creep) predecir la vida útil del material bajo determinadas condiciones de uso.
Durante el ensayo de fluencia, una probeta se somete durante un largo periodo de tiempo a una temperatura elevada y se aplica una carga o tensión de tracción constante. Se distingue entre ensayos de corta duración hasta aprox. 10.000 horas y ensayos de larga duración a partir de aprox. 10.000 horas.
Para llevarlos a cabo, se utilizan máquinas de ensayos de fluencia / creep. Los ejes de carga se equipan con mordazas de tracción, que permiten sujetar las probetas sin deslizamiento. Según el tipo de ensayo y los requisitos, se dispone de distintos sistemas de calefacción para simular las diferentes temperaturas ambientales.
Los requisitos y procedimientos para los ensayos de fluencia están definidos en una serie de normas ISO y ASTM para metales y plásticos.
Se entiende por fluencia la deformación plástica progresiva de un material durante un periodo de tiempo prolongado. Incluso cargas reducidas combinadas con temperaturas más elevadas durante periodos largos pueden causar la deformación permanente del material, como p. ej: metal, cerámica o plástico.
¿Qué factores importantes influyen en la fluencia?
- Carga aplicada
- Temperatura
- Duración de la carga
