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DIN EN ISO 6892-1, ASTM E 8 - Ensayo de tracción en metales a temperatura ambiente

La norma DIN EN ISO 6892-1 para el ensayo de tracción en materiales metálicos se publicó en 2017. Estandariza el ensayo de tracción a temperatura ambiente y define las propiedades mecánicas.

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Descripción del ensayo / método de ensayo

El ensayo de tracción es el más importante a nivel mundial y el ensayo mecánico tecnológico más común que determina, en aplicaciones del metal, las características de resistencia y deformación decisivas para el diseño y la construcción de componentes, objetos, máquinas, vehículos y edificaciones. 

El ensayo consiste en determinar los valores característicos de forma segura y reproducible y conseguir comparabilidad internacional. 

El ensayo de tracción uniaxial es el método para determinar valores característicos de límite de fluencia o límite elásticoresistencia a la tracción y alargamiento de rotura. Además, también se determina el límite inferior de cedencia o fluencia, la extensión del escalón de cedencia y las extensiones bajo fuerza máxima. 

Ensayo de tracción metal ISO 6892 y ASTM E 8 - Diferencia por rango de temperatura

En el ensayo de tracción en metales, se diferencia según la norma entre cuatro rangos de temperatura para realizar los ensayos: la temperatura ambiente, alta temperatura, baja temperatura y temperatura de helio líquido. Los distintos rangos de temperatura y el helio líquido imponen unos requisitos totalmente distintos a los sistemas de ensayos y a los métodos de ensayo, incluso a la prepración de las probetas. Por ello, la norma internacional ISO se estructura en cuatro partes distintas, dirigidas a los rangos de temperatura mencionados arriba:

  • ISO 6892-1 Método de ensayo a temperatura ambiente
  • ISO 6892-2 Método de ensayo a temperatura elevada
  • ISO 6892-3 Método de ensayo a baja temperatura
  • ISO 6892-4 Método de ensayo en helio líquido

Junto a estas normas ISO de validez internacional, también hay normas nacionales de aplicación internacional, como la americana, ASTM, la europea, EN, la japonesa, JIS, y la china, GB/T. Para campos de aplicación especiales, como p. ej. la Aeronáutica, pueden ser relevantes o necesarias otras normas específicas.

DIN EN ISO 6892-1, ASTM E 8 - Ensayo de tracción en metales a temperatura ambiente

Para el ensayo de tracción en metales o materiales metálicos, se emplean principalmente las normas DIN EN ISO 6892-1 y ASTM E 8. Ambas normas especifican las formas y medidas de probeta y el ensayo. El objetivo de ambas normas es definir y especificar el método de ensayo de manera que, incluso con el uso de sistemas de ensayos distintos, los valores característicos a determinar sean comparables y correctos. Eso significa, también, que los requisitos de las normas se centren en factores de influencia importantes y que formulen los requerimientos de forma generalizada para que quede suficiente margen para la implementación técnica y la innovación.

Valores característicos importantes del ensayo de tracción en metales:

  • El límite de fluencia; o límite superior o inferior de cedencia (ReH y ReL)
  • El límite elástico que generalmente se determina a un 0,2 % de la deformación plástica como «límite elástico sustitutivo» (Rp0.2).
  • La extensión del escalón de cedencia; más concretamente, la deformación de fluencia en extensómetro, porque solamente se puede determinar con la ayuda de un extensómetro (Ae)
  • La resistencia a la tracción (Rm)
  • La extensión plástica (Ag)
  • El alargamiento de rotura (A), en el que las especificaciones de la norma en relación a la longitud de medición son decisivas

La resistencia a tracción con diferente endurecimiento de material

Para los materiales metálicos con un límite de fluenciahttps://www.zwickroell.com/de-de/materialpruefung-werkstoffpruefung/zugversuch/streckgrenzemuy marcado, se define la fuerza máxima de tracción como la fuerza máxima alcanzada tras el límite superior de cedenciahttps://www.zwickroell.com/de-de/materialpruefung-werkstoffpruefung/zugversuch/streckgrenze. En el caso de materiales de bajo endurecimiento, la fuerza máxima de tracción tras superar el límite de fluencia también puede estar por debajo del límite de fluencia, es decir, la resistencia a la tracción es, en este caso, inferior al límite de cedencia superior.

En el diagrama de tensión-deformación de la imagen se muestra una curva con material de elevado endurecimiento (1) y de endurecimiento muy bajo (2) tras el límite de fluencia.

Para materiales con punto de fluencia y consecuente caída de la tensión, por el contrario, la resistencia a la tracción corresponde a la tensión en el punto de fluencia.

Límite de fluencia (ReH y ReL), límite elástico (Rp y Rt) y resistencia a la fatiga (Rm)

Para la determinación del límite elástico y de la resistencia a la tracción solo es necesaria una medición precisa de la fuerza, mientras que para todos las demás valores característicos se requiere una medición de la deformación (automática) con un extensómetro durante el ensayo, o bien una medición manual de la deformación tras retirar la probeta o restos de probeta.

Requisitos para medición de fuerza y medición de la extensión

Los requisitos más relevantes y claramente descriptibles también afectan la medición de fuerza y la medición de la extensión de la probeta bajo el efecto de una fuerza.

  • Para la medición de fuerza, la serie ISO 6892 hace referencia a la norma y calibración ISO 7500-1 del dispositivo de medición de fuerza de máquinas de ensayos de tracción y compresión y exige, como mínimo, la clase 1.
  • Para la medición de la extensión la serie ISO 6892 hace referencia a la calibración ISO 9513 del dispositivo de medición de la extensión para el ensayo con carga uniaxial y exige para la determinación de los límites elásticos, al menos la clase 1; para la medición de otros valores característicos (con deformaciones superiores a 5%), puede emplearse la clase 2.

En las normas para la medición de fuerza y de la extensión longitudinal, se describen los procesos de calibración y, especialmente, los resultados y las definiciones de las clasificaciones. Estas últimas son de vital importancia para la aplicación práctica. A través de dicha clasificación, se pueden deducir las desviaciones y resoluciones máximas permitidas para el sistema de medición calibrado, que se emplearán para la incertidumbre del sistema de medición.

  • La norma ASTM E 8 hace referencia a la norma ASTM E 74 para la medición de fuerza,
  • para la medición de la extensión longitudinal, a la ASTM E 83.
  • Es cierto que, en algunos casos, los estándares aplicados a nivel internacional son diferentes en su contenido, pero en términos de definición y requisitos, sin embargo, están tan armonizadas, que los valores característicos más relevantes del ensayo de tracción no varían significativamente.

Una excepción a tener en cuenta es la evaluación y, con ello, la clasificación de los extensómetros longitudinales. Mientras que la norma ISO 9513, hace referencia a la desviación del valor nominal a alcanzar, la norma ASTM E 83 considera también la relación con la longitud inicial entre puntos. Un extensómetro previsto para longitudes iniciales reducidas deberá cumplir requisitos más estrictos en términos de tecnología medición que los extensómetros para longitudes iniciales más elevadas. 

Valores característicos para los que se requiere el uso de un extensómetro de, como mínimo, clase 1 según la norma ISO 9513 durante el ensayo de tracción en metales: 

  • Gradiente inicial de la curva de tensión-deformación mE
  • Límites elásticos Rp y Rt

Valores característicos para los que se requiere el uso de un extensómetro de, como mínimo, clase 2 según la norma ISO 9513 durante el ensayo de tracción en metales: 

  • extensión del escalón de cedencia Ae
  • Extensión plástica Ag y extensión total Agt así como
  • La meseta alrededor de la resistencia a la tracción Rm y de la fuerza máxima de tracción Fm
  • Alargamiento de rotura A y extensión de rotura At

Influencia de la velocidad de ensayo sobre los límites de fluencia (ReH y ReL) y los límites elásticos (Rp y Rt)

Para la correcta determinación de los límites de fluencia (ReH y ReL) y de los límites elásticos (Rp y Rt), además de la precisión de fuerza y en la medición de la medición de la deformación, también son decisivas lasvelocidades de ensayo:

  • Los valores característicos de los materiales metálicos se modifican al variar las tasas o velocidades de deformación durante los ensayos.
  • Generalmente, unas tasas o velocidades de deformación mayores significan valores más altos de resistencias.
  • Según la aleación y la calidad del producto fabricado a partir del metal, la dependencia de la tasa o velocidad de deformación puede ser muy significativa, es decir, puede estar fuera de los límites especificados para las calidades correspondientes.
  • Este motivo ha llevado a la estandarización internacional a introducir un método adicional para el ajuste de la velocidad de ensayo correcta, en el que se exige respetar unas tasas y velocidades de deformación específicas, en unas tolerancias muy estrechas, en todas las fases de ensayo.

Desde 2009, ambas normas, ISO y ASTM, han adoptado dichas regulaciones de las tasas o velocidades de deformación en su norma para el ensayo de tracción en metal, con el fin de mejorar la fiablidad de los resultados en la determinación de los límites de fluencia y de los límites elásticos.

Ambas normas y, posteriormente, otras normas nacionales, como la JIS Z 2241 y GB/T 228, han propuesto dos formas de aplicar dicha regulación de las tasas de deformación:

  • primero, una regulación automática con el uso de la señal del extensómetro (circuito de control cerrado, "closed loop") y
  • segundo, un ajuste manual mediante el preajuste de una velocidad de travesaño, a la que se alcanzará la tasa de deformación correcta para determinar el valor característico (offener Regelkreis, "open loop").

Este primer procedimiento utiliza el moderno potencial técnico de los reguladores de accionamiento para mantener la velocidad del travesaño dentro de la tasa de deformación definida en la norma de forma automática. Este método requiere un sistema de ensayos equipado con tecnología de control, sin embargo simplificará notablemente el ensayo y evitará errores de ajuste de la velocidad del travesaño. Por ello, recomendamos este método de control.

Rangos de velocidad de ensayo según ISO 6892-1 y EN 10002-1:2001 en las diferentes fases de ensayo

Alargamiento de rotura A o extensión de rotura At

El alargamiento de rotura A o extensión de rotura At son indicadores de la ductilidad, es decir, de la fluidez o conformabilidad de un material.

La extensión de rotura At solo se puede determinar con extensómetros longitudinales, que se mantienen en la probeta hasta la rotura y pueden medir la deformación de la probeta. 

El alargamiento de rotura A se solía medir manualmente, mientras que actualmente también se mide con extensómetros. Por este motivo, es decisiva la correcta determinación del punto donde se rompe la probeta (punto de rotura), durante la medición automática.

Los modernos algoritmos que analizan la curva de tensión-deformación de forma automática se encargan de establecer el punto de rotura de forma segura y de determinar la extensión de rotura de forma exacta. El lugar de fractura a lo largo de la probeta, más especificamente en la longitud paralela de la probeta, también es muy importante para determinar de forma segura y fiable la extensión de rotura. Si la fractura o falla se encuentra fuera de la longitud de medición, en extensómetros longitudinales táctiles, no se puede determinar correctamente la deformación plástica durante la estricción y la rotura del material. Existen modernos algoritmos de evaluación que hacen una estimación del lugar de la falla o rotura relativa a los puntos de medición del extensómetro y caracterizan un valor no seguro de extensión de rotura.

Con extensómetros ópticos sin contacto, que registran toda la longitud paralela de la probeta, se puede determinar el lugar de rotura. Si el lugar de rotura se encuentra fuera de la longitud inicial original, todavía se podrá determinar según la norma ISO 6892-1:2017 Anexo I la extensión de rotura, si durante el ensayo se han tenido en cuenta y medido muchas marcas de medición. Los modelos laserXtens Array y videoXtens Array pueden hacerse cargo de ello de forma opcional. De este modo, se poderan determinar las extensiones de rotura del 100% de las probetas, de forma automática y segura.

La norma JIS Z 2241 prevé una clasificación del lugar de rotura. Generalmente, se hace manualmente y mediante verificaciones visuales, en algún caso también con medición sin contacto independiente. Ambos métodos requieren personal y tiempo. Con los modernos extensómetros ópticos longitudinales y transversales sin contacto, puede realizar esta tarea de forma automática durante el ensayo de tracción; debe indicar la clase (según el lugar de rotura, A, B o C) para la determinación y trazabilidad en los resultados.

Vídeo: Ensayo de tracción metal ISO 6892-1 / ASTM E 8.

Ensayo de tracción en metal según la ISO 6892-1 métodos A1 y A2

testXpert III: Ensayo de tracción según ISO 6892-1

Los diferentes métodos de las normas ISO 6892 y ASTM E8 se pueden seleccionar el en programa estándar y testXpert III se encarga de hacer el resto. Todos los ajustes relevantes están preconfigurados en testXpert III. ¡Descúbralo usted mismo!

Ensayo de tracción en metal según las normas ISO 6892 y ASTM E8

El ensayo de tracción en metales según las normas ISO 6892 y ASTM E8 ha sido actualizado para incluir el control de deformación en bucle closed-loop. testXpert III cuenta con programas de ensayo estándar preparados, también para este método.

Validación de software TENSTAND

Fiabilidad del 100% en los resultados de ensayo con la validación de conformidad con la norma ISO 6892-1 / TENSTAND 

Los resultados de ensayo, determinados por el software de ensayos según la ISO 6892-1, se pueden verificar y validar con un set de datos y resultados de ensayos coordinados internacionalmente. En el marco de un proyecto europeo, denominado "TENSTAND", se han generado y cualificado datos brutos procedentes de ensayos en metales. A partir de dichos datos, se han determinado y también cualificado resultados de ensayos y rangos de resultados. Con estos sets de datos y resultados de "TENSTAND" se puede verificar el software de ensayo de forma segura a través de la comparación de los resultados obtenidos. El "National Physical Laboratory" (NPL), instituto nacional de metrología, de Londres tiene todos estos sets de datos y resultados disponibles.

  • El National Physics Laboratory (NPL) es el homólogo del Instituto Federal de Física y Tecnología (PTB) de Alemania y del Centro Español de Metrología (CEM) y del Centro Nacional de Metrología de México (CENAM). Define los estándares nacionales vigentes en el ámbito de la física y la tecnología. 
  • Entre sus cometidos está la determinación de constantes fundamentales y naturales, la representación, la preservación y transmisión de las unidades legales del Sistema internacional de Unidades (SI), complementa servicios como el de calibración UKAS (United Kingdom Accreditation Service) para el ámbito regulado por la ley.

Fiabilidad y reproducibilidad de los resultados de ensayo con TENSTAND y testXpert III

Verifique los resultados de ensayos con la validación del software TENSTAND.

  • Cargue sets de datos brutos ASCII "TENSTAND" del NPL en testXpert III
  • Determine los resultados de ensayo a partir de dichos datos brutos con testXpert III
  • Compare sus resultados con los resultados de "TENSTAND"

Principales modificaciones en la DIN EN ISO 6892-1:2017

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