DIN EN ISO 6892-2 Ensayo de tracción en metales: Método de ensayo a temperatura elevada
El ensayo de tracción según ISO 6892-2 consiste en someter una probeta previamente calentada a una carga de tracción con el fin de determinar los valores característicos de los límites elásticos, la resistencia a la tracción, y el alargamiento de rotura, etc. El ensayo de tracción se lleva a cabo a una temperatura superior a los 35°C.
La norma DIN EN ISO 6892-2:2018 describe el ensayo de tracción en materiales metálicos a altas temperaturas.
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El ensayo paso a paso
El ensayo consiste en determinar los valores característicos del ensayo de tracción a alta temperatura de forma segura y reproducible y conseguir su comparabilidad a nivel internacional. En la norma ISO 6892-2 se describen dos métodos en relación con la velocidad de ensayo. El primero, el procedimiento A, se basa en tasas de deformación con tolerancias estrechas (±20 %), y el segundo, el procedimiento B, se basa en rangos de tasas de deformación y tolerancias convencionales. El procedimiento A −si se determinan valores característicos dependientes de la velocidad de deformación− es adecuado para minimizar la dependencia de la velocidad y para minimizar la incertidumbre de medición de los resultados del ensayo.
La influencia de la velocidad en las propiedades mecánicas, determinadas mediante el ensayo de tracción, suele ser mayor a temperaturas elevadas que a temperatura ambiente. La norma ISO 6892-2 recomienda el uso de velocidades de deformación más bajas que a temperatura ambiente, pero también se permiten velocidades de deformación más altas para ciertas aplicaciones, como por ejemplo para comparar con las características del ensayo de tracción a temperatura ambiente con la misma velocidad de deformación.
Durante el debate sobre la velocidad de ensayo en la preparación de la norma ISO 6892-2, se decidió considerar la posibilidad de eliminar el método de la velocidad de puesta en carga para futuras versiones de la norma.
Los valores característicos más importantes del ensayo de tracción según ISO 6892-2
- Límite de fluencia
- Límite elástico
- Extensión del escalón de cedencia
- Resistencia a la tracción
- Alargamiento de rotura
La velocidad de ensayo en el punto de mira del ensayo de tracción según la norma DIN EN ISO 6892-2
La norma DIN EN ISO 6892-2 se centra especialmente en la velocidad de ensayo. En versiones anteriores de la norma, se permitían grandes rangos de velocidad de deformación. Sin embargo, en el caso de los materiales que reaccionan de forma sensible a las diferentes velocidades de ensayo, los grandes rangos de velocidad pueden hacer que los valores característicos de un material procedentes de diferentes ensayos muestren variaciones significativas, aunque el ensayo se haya realizado de acuerdo con la norma.
Para minimizar la incertidumbre de medición de los resultados derivada de esta variación de las velocidades de ensayo, la organización internacional de normalización ISO ha añadido en la norma otro método más, que se basa en el control de la posición y la fuerza y, en parte, en las velocidades de puesta en carga (método B). Este otro método permite controlar la velocidad de ensayo en la propia probeta (método A). Para ello, se mide la deformación de la misma probeta y se introduce esta señal de deformación en un bucle cerrado de control "closed loop" para controlar el travesaño móvil.
Selección de la velocidad de ensayo de acuerdo con la norma ISO 6892-2
A menos que se especifique lo contrario, la elección del método (A o B) y de la velocidad de ensayo queda a discreción del fabricante o del laboratorio de ensayos que contrate, siempre que se cumplan las especificaciones de la norma ISO 6892-2.
El control de la deformación bucle cerrado de control "closed loop" está normalizado para la primera y más sensible fase del ensayo de tracción, de manera que sólo se especifican dos rangos de velocidad hasta la detección segura de Rp con una tolerancia significativamente reducida: las velocidades de deformación de 0,00007 por segundo o de 0,00025 por segundo con las tolerancias ±20 %, siendo el primer rango de velocidad el recomendado por la norma, a menos que se especifique lo contrario. Para el control de la deformación en bucle cerrado de control "closed loop", es obligatorio un transductor de deformación (extensómetro). Para la determinación de la resistencia a la tracción y el alargamiento de rotura, se recomienda una velocidad de deformación de 0,0014 por segundo, con un control de posición de acuerdo con la norma (a través de la señal de posición del travesaño).
Más concretamente, hay que distinguir entre dos velocidades de deformación: por un lado, la "velocidad de deformación" referida a la longitud de medición del extensómetro (Le) ("bucle cerrado", método A1) y, por otro, la "velocidad de deformación media a lo largo del ensayo" referida a la longitud de ensayo de la probeta (Lc) ("bucle abierto", método A2). En la norma, esta última también se denomina "velocidad de deformación estimada a lo largo del ensayo". En el caso del control de deformación, la velocidad de deformación se refiere a la Le, es decir, a la señal de deformación; en el caso del control de posición se refiere a la Lc, es decir, a la señal de posición del travesaño.
Requisitos de la cámara de temperatura y del control de la temperatura según la norma ISO 6892-2
Además de la velocidad de ensayo, la temperatura también influye notablemente sobre las características del material. Por este motivo, la norma DIN EN ISO 6892-2 también aborda con detalle la cámara y el control de la temperatura.
La cámara de temperatura utilizada para calentar la probeta debe estar diseñada para calentarla a temperatura de ensayo especificada T. Además, la cámara de temperatura también debe presentar aperturas adecuadas para sensores de temperatura y los brazos sensores del extensómetro. En la tabla inferior, se muestran las variaciones admisibles entre la temperatura de ensayo especificada T y las temperaturas indicadas Ti, así como las diferencias de temperatura máximas admisibles a lo largo de la probeta. Las desviaciones admisibles por encima de 1.100°C deben ser acordadas por separado por las partes implicadas.
El sistema de medición de la temperatura (todos los componentes de la cadena de medición) debe tener una resolución de al menos 1 °C y un límite de error de ±0,004*T o ±2 °C, el valor más elevado. Para realizar un ensayo normalizado, las sondas de temperatura deben tener un buen contacto térmico con la superficie de la probeta y estar convenientemente protegidas contra la radiación por la pared de la cámara de temperatura.
El número de sondas de temperatura a utilizar depende del tamaño de la probeta. En el caso de longitudes iniciales inferiores a 50 mm, la temperatura debe medirse en cada extremo de la longitud de ensayo con una sonda de temperatura. En el caso de longitudes de medición iniciales más largas, debe utilizarse un tercer sensor de temperatura adicional en el centro de la probeta. Sin embargo, el número de termopares de la probeta puede reducirse, siempre que se demuestre que la disposición global de la cámara de temperatura y la probeta no genera diferencias de temperatura a lo largo de la probeta que superan las variaciones admisibles especificadas. En cualquier caso, la temperatura de la probeta se medirá directamente con al menos un sensor de temperatura.
Además, la norma ISO 6892-2 especifica que todos los componentes del sistema de medición de temperatura deben verificarse y calibrarse a intervalos no superiores a un año en toda la zona de trabajo. Si la probeta se ha calentado finalmente hasta alcanzar la temperatura de ensayo T, debe dejarse un tiempo de al menos 10 minutos antes de la carga.
Requisitos para la medición de la deformación según la norma ISO 6892-2
La norma ISO 6892-2 especifica que el dispositivo de medición del extensómetro para determinarlos límites elásticos en el rango correspondiente debe corresponder al menos a la clase 1, según la norma ISO 9513. La longitud de medición del extensómetro no será inferior a 10 mm y estará centrada en la longitud de ensayo. Todas las partes del extensómetro fuera de la unidad de control de temperatura (horno, cámara de control de la temperatura, etc.) deben estar diseñadas o protegidas de las corrientes de aire para minimizar las fluctuaciones de la temperatura ambiente en los valores medidos. Sin embargo, la norma no aporta más datos sobre los efectos admisibles de las fluctuaciones de la temperatura ambiente.
Dado que los ensayos se realizan a una temperatura elevada, en la práctica existen varias posibilidades para determinar la longitud inicial, dependiendo de si se tiene en cuenta la expansión térmica de la probeta durante el calentamiento antes del inicio del ensayo.
Requisitos de las probetas según la norma ISO 6892-2
Las probetas deben estar fabricadas sin que se vean afectadas las propiedades del material. Todas las zonas que hayan sido endurecidas por corte o perforación durante la fabricación de la probeta deberán eliminarse si influyen en las propiedades.
Los productos con una sección transversal constante (perfiles, barras, alambres, etc.), así como las probetas de fundición (por ejemplo, hierro fundido, aleaciones no ferrosas) pueden ensayarse sin mecanizar. La sección transversal de la probeta puede ser circular, cuadrada, rectangular o anular o, en casos especiales, tener otra sección transversal uniforme. Las probetas preferidas tienen una determinada relación entre la longitud inicial Lo y la sección transversal inicial So, que se expresa mediante la ecuación
Lo =k x √So, donde k es el factor de proporcionalidad. El valor de k establecido internacionalmente es de 5,65.
Las formas típicas de las probetas para el ensayo de tracción según la norma DIN EN ISO 6892-2 son:
- Probetas planas con perno de retención
- Probetas redondas con cabeza roscada
La nueva norma DIN EN ISO 6892-2:2018
- Concluye a nivel mundial que el control de la deformación con la medición de la deformación en la probeta —por medio de un extensómetro— es el mejor método de control.
- Facilita el proceso para una determinación más estable y fiable de los límites elásticos y los límites de fluencia.
- Mejora la reproducibilidad de los resultados entre las máquinas de ensayos de materiales, los laboratorios, entre el proveedor y el cliente y en la colaboración con las instituciones de ensayo y las instituciones de certificación.
- Establece los límites de tolerancia para las velocidades de deformación a
±20 % en todos los rangos de velocidad de deformación (método A).
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