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

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 la comparabilidad internacional.

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

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 preparación 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.

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.

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

Para determinar correctamente los límites de fluencia (R_eH y R_eL) así como los límites elásticos (R_p y R_t), además de la precisión de fuerza y en la medición de la medición de la deformación, también son decisivas las velocidades 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.