ASTM E8 / ASTM E8M: Ensayo de tracción en metales
El ensayo de tracción según ASTM E8 / ASTM E8M es un método de ensayo fundamental para determinar las propiedades mecánicas de los materiales metálicos a temperatura ambiente. Sin embargo, en la práctica es frecuente obtener resultados poco reproducibles o difíciles de comparar. La causa suele encontrarse en detalles del montaje del ensayo, el control de la velocidad de ensayo o la influencia del operador.. ZwickRoell le ayuda a controlar sistemáticamente estas fuentes de error, desde la medición de la probeta hasta la evaluación conforme a la norma.
Fuentes de error frecuentes Realización del ensayo y equipos Opciones de automatización Preguntas frecuentes sobre la norma Solicite asesoramiento
ASTM E8 / ASTM E8M: los puntos clave
- ASTM E8 / ASTM E8M describe el ensayo de tracción uniaxial de metales a temperatura ambiente para determinar los límites de fluencia y de elasticidad, la resistencia a la tracción, el alargamiento en rotura y la estricción de rotura como base para la comparación de materiales, el aseguramiento de la calidad y la certificación.
- ASTM E8 (inch/pound) y ASTM E8M (unidades SI) difieren, entre otros aspectos, en la longitud inicial de referencia para probetas redondas (4D frente a 5D), una diferencia que constituye una causa frecuente de resultados no comparables.
- Las principales causas de la dispersión de los resultados no suelen encontrarse en la propia máquina de ensayos, sino en la preparación de las probetas, la determinación de la sección, la medición de la deformación, la alineación de la probeta, la selección de la velocidad de ensayo y la influencia del operador.
- Especialmente en aleaciones sensibles a la velocidad de deformación, los distintos métodos de control de la velocidad de ensayo (métodos A, B o C) pueden dar lugar a resultados claramente divergentes. Es esencial seleccionar cuidadosamente el método y parámetros de ensayo coherentes para obtener resultados reproducibles.
- La norma ASTM E8 recomienda el control de la velocidad de deformación según el método B (closed loop), ya que reduce en gran medida las influencias derivadas del sistema de ensayos, la sujeción de la probeta y la rigidez de la máquina, y aumenta considerablemente la fiabilidad y la comparabilidad de los resultados.
- ZwickRoell le ofrece una tecnología de ensayo adaptada a sus necesidades y procedimientos estandarizados mediante elsoftware de ensayo testXpert, desde aplicaciones sencillas hasta secuencias de ensayo totalmente automatizadas, para reducir la influencia del operador y realizar ensayos según ASTM E8 de forma eficiente, reproducible, trazable y normalizada.
La norma ASTM E8 en la práctica: Fuentes de error habituales y cómo influyen en los resultados
- La calidad del ensayo se determina ya durante la preparación de las probetas. Las variaciones en las dimensiones de las probetas y en las tolerancias especificadas en la norma, las deformaciones por corte o punzonado sin mecanizado posterior y los daños en la zona de medición pueden alterar el comportamiento del material y dar lugar a resultados no comparables.
- Medición imprecisa de la sección: Todos los valores característicos de tensión se basan en la sección transversal inicial de la probeta. Un error de medición del 1 % en la sección inicial repercute directamente en el límite de fluencia, la resistencia a la tracción y otras propiedades mecánicas, pudiendo comprometer la validez de todo el ensayo. La precisión es decisiva.
- Alineación y sujeción de la probeta: La calidad de la aplicación de la carga es un factor determinante para la validez de los resultados del ensayo. Incluso pequeñas desalineaciones durante la sujeción, fuerzas de apriete desiguales o una selección incorrecta de las mordazas pueden provocar el deslizamiento de la probeta o roturas en la zona de sujeción y, como consecuencia, concentraciones locales de tensiones, roturas prematuras o una mayor dispersión de los resultados, especialmente en probetas miniatura o de dimensiones reducidas. Por ello, una sujeción reproducible y con un bajo nivel de tensiones, conseguida mediante la selección adecuada del portaprobetas y de los insertos de las mordazas, constituye uno de los requisitos más importantes para obtener resultados fiables, especialmente en los métodos de ensayo A y C.
- Selección del extensómetro y calibración: Para determinar el límite de fluencia y el límite elástico, es fundamental realizar una medición precisa de la deformación. Las mediciones manuales realizadas después del ensayo aumentan la influencia del operador. Una fuerza de contacto incorrecta, un posicionamiento inadecuado, una calibración insuficiente o el uso de extensómetros con clases de calibración no admitidas por la norma provocan errores sistemáticos en la medición de la deformación.
- En la práctica, es frecuente confundir el alargamiento en el momento de la rotura (elongation at break) con el alargamiento después de la rotura (elongation after break) verwechselt. Comparar propiedades mecánicas diferentes o interpretarlas de forma incorrecta puede dar lugar a evaluaciones erróneas del material y a decisiones equivocadas sobre su aceptación.
- Selección y armonización inadecuadas de las velocidades de ensayo:Los métodos de control A, B y C suelen presentar diferencias significativas en los resultados obtenidos para el límite de fluencia y el límite elástico, especialmente en aleaciones sensibles a las variaciones de la velocidad de deformación. La selección del método y la definición de parámetros de ensayo coherentes deben acordarse claramente entre la entidad que realiza el ensayo y la que evalúa los resultados.
- Intervención del usuario:Las secuencias manuales durante la sujeción, la medición y la evaluación incrementan la dispersión de los resultados, especialmente cuando hay un volumen de ensayos elevado.
Proceder con precaución en todas estas etapas ayuda a minimizar los errores y a mejorar la calidad de los datos. Precisamente aquí es donde entran en juego las soluciones para ensayos de ZwickRoell, concebidas para ejecutar las etapas críticas del ensayo de forma segura, precisa y reproducible.
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Su experto local de confianza en ZwickRoell le ayudará a elegir el sistema de ensayos, el extensómetro, los dispositivos de sujeción y el grado de automatización, todo ello adaptado al material, a los requisitos normativos y al volumen de sus ensayos.
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Realización del ensayo de tracción según la norma ASTM E8 / E8M con ZwickRoell
Etapas críticas y soluciones para el ensayo con ZwickRoell en detalle:
Medición de la sección Selección del bastidor de carga y de la célula de carga Selección de las mordazas Velocidad de ensayo y método de control Selección del extensómetro Opciones de automatización
Así es cómo se realiza el ensayo:
En el ensayo de tracción según ASTM E8 / ASTM E8M, una probeta metálica normalizada se somete a una carga de tracción uniaxial hasta su rotura. La norma ASTM E8 especifica tanto los requisitos relativos a la geometría de las probetas como los referentes a las velocidades de ensayo, los métodos de control y la medición de la deformación.
- El ensayo de tracción comienza con la fabricación de la probeta conforme a la norma y la medición precisa de su sección inicial.
- A continuación, la probeta se sujeta en las mordazas adecuadas y se alinea de forma centrada.
- Durante la aplicación de la carga se registran de forma continua la fuerza y la deformación. En función del método de control seleccionado, el ensayo se controla mediante la tasa de tensión (método A), la tasa de deformación (método B) o la velocidad del travesaño (método C). Una vez alcanzado el límite de fluencia o el límite elástico, la velocidad de ensayo puede incrementarse de acuerdo con lo establecido en la norma.
- A partir del ensayo, se determinan propiedades mecánicas como el límite de fluencia, el límite elástico, la resistencia a la tracción, el alargamiento en rotura y la estricción. Para determinar la estricción, puede medirse adicionalmente la sección transversal en la zona de rotura de la probeta.
Medición de la sección
La medición de la sección determina la precisión de todas las propiedades relacionadas con la tensión. Con los sistemas de medición CMU30 y CMU80 se puede medir automáticamente el área de la sección, tanto en espesor como en anchura, con resolución submicrométrica y una precisión extremadamente elevada. Los valores medidos se transfieren directamente al software de ensayo testXpert, eliminando así los errores de transferencia y la influencia del operador.
Selección del bastidor de carga y del captador de fuerza
La selección de la máquina de ensayo suele reducirse al rango máximo de fuerza requerido. Sin embargo, en la práctica, la eficiencia y la reproducibilidad de los ensayos dependen de la combinación adecuada del bastidor de carga (máquina de ensayos universal), célula de carga, portaprobetas / mordazas y extensómetro. Por ello, el proceso de selección comienza con el rango de fuerza previsto para las probetas. A partir de esta información, se seleccionan el bastidor de carga adecuado, las mordazas apropiadas y el captador de fuerza óptimo.
Una de las ventajas del concepto modular de los sistemas de ensayo de ZwickRoell es que prácticamente cualquier extensómetro puede combinarse con prácticamente cualquier bastidor de carga. Esto permite adaptar el sistema de ensayos de forma flexible a distintos materiales, geometrías de probeta y requisitos normativos. Además, todos los captadores de fuerza se calibran hasta el 0,2 % de su fuerza nominal. Así, por ejemplo, un captador de fuerza de 100 kN puede seguir midiendo con precisión una fuerza de ensayo de tan solo 200 N. Esto permite ensayar, conforme a la norma, tanto probetas pequeñas como grandes en la misma máquina de ensayos, sin comprometer la precisión de la medición.
Sujeción y alineación de la probeta
Durante la sujeción de la probeta es fundamental evitar la flexión, la precarga y el deslizamiento.
Para los ensayos estándar en metales según el método A (velocidad de tensión), las mordazas cuerpo acciona cuña constituyen una opción práctica y la solución más económica de la gama. No obstante, para el método B según ASTM E8/E8M se recomiendan mordazas con principio cuerpo acciona cuña o mordazas de cierre paralelo para obtener los resultados de ensayo más fiables y reproducibles.
Nuestro laboratorio de aplicaciones y nuestra red mundial de centros Xperience ponen a su disposición expertos que, mediante asesoramiento personalizado y demostraciones tanto presenciales como en línea, le ayudarán a encontrar la solución más adecuada para su aplicación de ensayo.
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Velocidad de ensayo y selección del método de control
La velocidad de ensayo influye directamente en las propiedades del material. Especialmente en materiales sensibles a la velocidad de deformación, diferentes velocidades de ensayo pueden dar lugar a distintos valores del límite de fluencia, el alargamiento y la resistencia. Para ello, ASTM E8 / ASTM E8M describe tres métodos de control (más información sobre estos métodos y su idoneidad en las preguntas frecuentes):
- control de la velocidad de tensión (método A)
- control de la velocidad de deformación (método B)
- control de la velocidad del travesaño (método C)
Los sistemas de ensayo de ZwickRoell admiten todos los métodos de control descritos en la norma, lo que permite realizar ensayos conformes a la norma para una amplia variedad de requisitos.
Para el método B, recomendado por la norma, los sistemas de ensayo de ZwickRoell permiten un control preciso de la velocidad de deformación mediante un circuito de control cerrado (closed loop). En combinación con extensómetros ópticos o de contacto, la velocidad de deformación real se supervisa continuamente y se ajusta automáticamente. Mientras que la norma permite tolerancias relativamente amplias de ±20 % en la velocidad de deformación (para una velocidad de deformación de 0,015 ± 0,006 in./in./min o mm/mm/min especificada en ASTM E8), los sistemas de ZwickRoell alcanzan normalmente una precisión del 3 % o superior. Esto mejora la reproducibilidad de los resultados y garantiza que la velocidad de ensayo seleccionada se mantenga de forma fiable, incluso al ensayar distintos materiales.
En el software de ensayos testXpert, la velocidad de deformación puede controlarse en todo momento.
- La línea roja (1) muestra la banda de tolerancia de ASTM E 8 (40% de la velocidad fijada).
- La línea verde discontinua indica la banda de tolerancia más estrecha del 5%, que es el estándar para los sistemas de ensayos de ZwickRoell, para estar en el lado seguro incluso en caso de imprevistos. Un buen control de la velocidad de deformación se caracteriza por (2) bajas fluctuaciones de entrada y (3) un control estable de la velocidad. Para ello se requiere un controlador adaptativo.
Selección del extensómetro
La medición de la deformación es una de las variables determinantes en el ensayo de tracción según la norma ASTM E8/ASTM E8M.. La norma permite distintos métodos para determinar la deformación, desde la medición manual del alargamiento de rotura una vez finalizado el ensayo, pasando por los extensómetros de contacto (extensómetros clip-on o extensómetros de palpador makroXtens), hasta los extensómetros ópticos (preferiblemente con una solución sin marcadores como videoXtens), que registran la deformación de forma continua y sin contacto durante todo el ensayo.
- La determinación manual del alargamiento en rotura una vez finalizado el ensayo está asociada a una influencia relativamente elevada del operador. Incluso pequeñas desviaciones al unir los fragmentos de la probeta rota o al leer la longitud de medición pueden influir en el resultado.
- Los extensómetros de contacto proporcionan datos precisos sobre el alargamiento durante el ensayo, pero para ello deben colocarse correctamente y pueden suponer un esfuerzo adicional, sobre todo en el caso de probetas delicadas o pequeñas.
La solución preferida de ZwickRoell son los extensómetros ópticos. Estos registran la deformación directamente sobre la probeta, sin contacto y de forma independiente del operador.
- De este modo, la longitud de medición y la posición de medición quedan definidas de forma inequívoca y reproducible en todo momento.
- Además, los extensómetros ópticos son compatibles con el control de la velocidad de deformación según el método B, recomendado por ASTM E8, ya que registran la deformación de forma continua y con una elevada precisión.
- Otra ventaja es que permiten registrar la distribución de la deformación a lo largo de toda la probeta. Esto hace posible realizar evaluaciones adicionales incluso después de haber finalizado el ensayo. En muchos casos, también puede prescindirse de la determinación manual del alargamiento en rotura, de forma que se elimina otra posible fuente de error. De este modo, se reduce la influencia del operador, se mejora la comparabilidad de los resultados y se simplifica el procedimiento de ensayo en el trabajo diario del laboratorio.
Vídeo: Realización del ensayo según ASTM E8 con ZwickRoell
Demostración del ensayo de tracción en materiales metálicos conforme a las normas ASTM E8 e ISO 6892-1:
- «Método B: control de la velocidad de deformación en circuito cerrado (closed loop)» (equivalente al método A1 de ISO 6892-1), con una máquina de ensayos universal AllroundLine de ZwickRoell, el extensómetro makroXtens de contacto y el extensómetro videoXtens sin contacto, incluyendo la medición de la probeta y la evaluación de los resultados mediante el software de ensayo testXpert
- «Método C: velocidad del travesaño en circuito abierto (open loop)» (equivalente al método A2 de ISO 6892-1), con una máquina universal de ensayos ProLine y un extensómetro clip-on
Opciones de automatización según ASTM E8
Las máquinas de ensayos de materiales modernas alcanzan hoy en día un nivel de precisión muy elevado. Por ello, en muchos laboratorios la principal causa de la dispersión de los resultados ya no es la propia máquina de ensayo, sino la influencia de las operaciones manuales durante el método de ensayo. Incluso pequeñas desviaciones en la identificación de la probeta, la determinación de la sección transversal, la alineación o la sujeción de la probeta pueden afectar a la comparabilidad de los resultados.
Especialmente cuando se ensaya un gran número de probetas o cuando los datos de ensayo se integran en circuitos de control de calidad, sistemas de supervisión de procesos o análisis basados en inteligencia artificial, es fundamental disponer de procedimientos estandarizados y reproducibles. Los sistemas de ensayos automatizados reducen estas fuentes de variabilidad y garantizan la máxima reproducibilidad de todas las etapas del ensayo.
¿Está pensando en automatizar los ensayos de metales?
ZwickRoell ofrece una amplia gama de soluciones de automatización, desde probetas micro y de dimensiones reducidas conforme a ASTM E8, pasando por probetas normalizadas de chapa, hasta sistemas automatizados de gran capacidad para chapas gruesas con fuerzas de ensayo de hasta 5 MN. Además de mejorar la reproducibilidad de los resultados, la automatización incrementa la seguridad en el trabajo, especialmente cuando se manipulan probetas pesadas, y reduce la carga de trabajo del personal del laboratorio.
Más información sobre las opciones de automatización en los ensayos de metales Solicite asesoramiento sin compromiso
Ensayo según ASTM E8 con el software de ensayos testXpert de forma eficiente y fiable
Con testXpert, puede aumentar su eficiencia en los ensayos según la norma ASTM E8. Y testXpert le proporcionará resultados de ensayo fiables, la base para tomar decisiones fiables.
- Todos los métodos de selección del programa de ensayo contienen todos los parámetros de la norma ASTM E8 , 100% conformes. En la pantalla, se puede ver la velocidad de deformación real alcanzada dentro de las tolerancias especificadas por la norma.
- Ahórrese ensayos previos y cálculos manuales de la velocidad de deformación según ASTM E8. testXpert se encarga de realizar la configuración automáticamente de todos los parámetros de control. Las posiciones objetivo y los valores de deformación se aproximan con una precisión milimétrica. Los cambios en las propiedades de la probeta se compensan en tiempo real (online).
- testXpert garantiza resultados de ensayo repetibles mediante unas condiciones de ensayo idénticas a través de una configuración predefinida de la máquina.
- Para que los resultados de los ensayos sean comparables, se reduce la intervención del operador al mínimo, por ejemplo a través del administrador de usuarios.
Ámbitos de aplicación típicos de ASTM E8 y ASTM E8M
ASTM E8/E8M es una de las normas más importantes a nivel mundial para la caracterización de materiales metálicos y está dirigida a fabricantes, transformadores, usuarios y laboratorios de ensayo que necesitan realizar ensayos de tracción normalizados de metales a temperatura ambiente para la cualificación de materiales, el control de calidad, la certificación y el dimensionamiento de componentes:
- Cualificación de nuevas aleaciones metálicas
- Control de calidad en la producción de metales
- Ensayos de recepción de materiales semielaborados
- Ensayos de aceptación en aplicaciones aeroespaciales
- Desarrollo e investigación de materiales
- Demostración de las propiedades mecánicas ante clientes y organismos de certificación
- Estudios comparativos entre distintos lotes de fabricación o procesos de producción
- Control de procesos en la producción en serie
Preguntas frecuentes sobre la ASTM E8
Estrictamente hablando, estas dos normas ASTM contienen dos estándares distintos, por lo que la norma ASTM E8 debe distinguirse de la norma ASTM E8M. Mientras que la norma ASTM E8 indica las unidades de medida en pulgadas y libras, la ASTM E8M, en unidades del SI. Según esto, los valores característicos determinados con un sistema de unidades no son exactamente iguales a los determinados con el otro. En la práctica, sin embargo, no suele ser un problema, porque no se cambia entre las unidades al determinar y comparar valores característicos.
En este contexto, sin embargo, es importante señalar que la longitud inicial para determinar las deformaciones en la ASTM E8 se refiere a 4D, es decir, 4 veces el diámetro de las probetas redondas, mientras que en la ASTM E8M se refiere a 5D, es decir, 5 veces el diámetro de las probetas redondas. En caso de confusión o de no tenerlo en cuenta, esto puede proporcionar unos valores característicos que ya no son comparables entre sí.
- Diferentes métodos de ensayo y definiciones:Aunque ambas normas se aplican al mismo material, las propiedades mecánicas (p. ej., la deformación o el límite de fluencia) se definen y evalúan de forma diferente, por lo que su comparabilidad directa es limitada.
- Diferentes velocidades de ensayo: La norma ISO 6892-1 especifica las velocidades de ensayo de forma precisa y en función del material, mientras que la ASTM E8 permite tolerancias más amplias, lo que puede influir de forma notable en los resultados.
- Diferentes métodos de control y denominaciones: La denominación de los métodos de control difiere entre ISO y ASTM (por ejemplo, el control de la velocidad de deformación en circuito cerrado (closed loop) se denomina método B en ASTM E8 y método A1 en ISO 6892-1), lo que con frecuencia da lugar a confusiones.
- Diferencias en la metodología de las probetas y de medición:Aunque las geometrías de las probetas están parcialmente armonizadas, existen diferencias en aspectos como las dimensiones, las incertidumbres de medición y la determinación de la sección.
- Diferencias en la determinación de los valores de alargamiento: El alargamiento uniforme y el alargamiento en rotura se determinan mediante procedimientos diferentes, lo que puede dar lugar a resultados distintos, especialmente en materiales dúctiles.
- Diferencias en la definición de los resultados: Conceptos como la resistencia a tracción (Rm frente a TS) o los valores de alargamiento no son metodológicamente idénticos, aunque su denominación pueda parecer equivalente.
Conclusión: Las normas ISO 6892-1 y ASTM E8 están ampliamente armonizadas, pero no son idénticas. Incluso pequeñas diferencias en la metodología y en la evaluación pueden dar lugar a resultados de ensayo muy distintos.
Encontrará más información en nuestra entrada del blog ASTM E8 vs. ISO 6892-1 o en la grabación del webinar.
En resumen, la diferencia es:
- Elongation at break = alargamiento en el momento de la rotura
Es la deformación registrada exactamente en el instante en que la probeta se rompe. Se mide durante el ensayo, normalmente mediante un extensómetro o un sistema óptico de medición. - Elongation after break = alargamiento después de la rotura
Es el alargamiento determinado una vez producida la rotura, reuniendo los fragmentos de la probeta y midiendo manual u ópticamente el aumento de la longitud de medición.
¿Por qué es importante esta distinción?
En el contexto normativo de ASTM E8 / ASTM E8M, esta distinción es importante porque el alargamiento después de la rotura depende en mayor medida de la influencia del operador y de la correcta realización posterior de la medición manual, mientras que el alargamiento a la rotura depende principalmente del sistema de medición utilizado durante el ensayo. Por tanto, ambos valores no son automáticamente idénticos, especialmente en caso el de la estricción local, el punto de rotura, la reposición manual o el uso de métodos de medición diferentes.
Las formas de las probetas de tracción pueden ser muy variadas. La norma ASTM E8/ASTM E8M define probetas planas estándar para chapas y chapas finas, tubos, mordazas y portaprobetas especiales y probetas redondas estándar para otros productos metálicos, y especifica las longitudes iniciales a las que corresponden todos los valores de deformación. Salvo algunas excepciones, se especifican todas las mediciones requeridas para la fabricación de probetas o, al menos, las dimensiones mínimas (véase al respecto el capítulo 6 «Test Specimens» de la norma ASTM E8/E8M-25).
La norma proporciona información importante para la preparación de la probeta, cuyo objetivo es garantizar que la extracción de la probeta del producto y la posterior producción de la probeta no tengan ningún efecto en el material que pueda afectar los resultados del ensayo de tracción. 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.
Probetas planas estándar según ASTM E8/ E8M
| Probeta / material | Espesor de la chapa | Tipo de medición | ASTM E8 | |
|---|---|---|---|---|
| Probeta plana «Sheet Type»* Chapas, placas, alambre plano, flejes, secciones rectangulares y perfiles | 0,13 mm a 19 mm [0,005 in. a 0,750 in.] | Longitud de medición G (Gauge length) | 50 mm [2.0 in.] |  |
| Anchura W (Width) | 12,5 mm [0.5 in.] | |||
| Probeta para chapa gruesa «Plate Type» Chapas, perfiles y productos planos | mín. 5 mm [0.188 in.] | Longitud de medición G (Gauge length) | 200 mm [8.0 in.] | |
| Anchura W (Width) | 40 mm [1.5 in.] | |||
| Probeta de tamaño reducido «Subsize Specimen» | máx. 6 mm [0.250 in.] | Longitud de medición G (Gauge length) | 25 mm [1.0 in.] | |
| Anchura W (Width) | 6,0 mm [0.25 in.] |
* Para materiales con un espesor hasta 0,15 mm [0.0059 in.] debe aplicarse la norma ASTM E345 anzuwenden
* Pueden utilizarse probetas de tracción para carga mediante pasador (pin-loaded).Para evitar el pandeo durante el ensayo de materiales finos y de alta resistencia, puede ser necesario el uso de placas de refuerzo en los extremos de las mandíbulas. (véase la fig. 8, capítulo 6.3 «Sheet Type Specimen ASTM E8/E8M-25»)
Probetas redondas estándar según ASTM E8 y E8M
| Probeta | Tipo de medición | ASTM E8 (diámetro x4) | ASTM E8M (diámetro x5) | |
|---|---|---|---|---|
| Probeta estándar «Specimen 1» | Longitud de medición G (Gauge length) | 50,0 mm [2.000 in.] | 62,5 mm [2.500 in.] |  |
| Diámetro D (Diameter) | 12,5 mm [0.500 in.] | |||
| Radio de transición R (fillet radius) | 10,0 mm [0.375 in.] | |||
| Longitud paralela A (reduced section length) | 56.0 mm [2.25 in.] | 75,0 mm [3.0 in.] | ||
| Probetas de tamaño reducido (Small-Size Specimen), proporcionales a la probeta normalizada | ||||
| «Specimen 2» | Longitud de medición G (Gauge length) | 36.0 mm [1.400] | 45,0 mm [1.750 in.] | |
| Radio de transición R (fillet radius) | 8,0 mm [0.25 in.] | |||
| Diámetro D (Diameter) | 9,0 mm [0.350 in.] | |||
| Longitud paralela A (reduced section length) | 45,0 mm [1.75 in.] | 54,0 mm [2.0 in.] | ||
| "Specimen 3" | Longitud de medición G | 24,0 mm [1.000 in.] | 30,0 mm [1.250 in.] | |
| Diámetro D (Diameter) | 6,0 mm [0.250 in.] | |||
| Radio de transición R (fillet radius) | 6,0 mm [0.188 in.] | |||
| Longitud paralela A (reduced section length) | 30.0 mm [1.25 in.] | 36,0 mm [1.4 in.] | ||
| "Specimen 4" | Longitud de medición G | 16,0 mm [0.640 in.] | 20,0 mm [0.800 in.] | |
| Diámetro D (Diameter) | 4,0 mm [0.160 in.] | |||
| Radio de transición R (fillet radius) | 4,0 mm [0.156 in.] | |||
| Longitud paralela A (reduced section length) | 20,0 mm [0.75 in.] | 24,0 mm [1.0 in.] | ||
| «Specimen 5» | Longitud de medición G | 10,0 mm [0.450 in.] | 12,5 mm [0.565 in.] | |
| Diámetro D (Diameter) | 2,5 mm [0.113 in.] | |||
| Radio de transición R (fillet radius) | 2,0 mm [0.094 in.] | |||
| Longitud paralela A (reduced section length) | 16,0 mm [0.625 in.] | 20,0 mm [0.75 in.] | ||
Se presta especial atención a la velocidad del ensayo. La norma ASTM E8 y ASTM E8M define cinco formas distintas para determinar las velocidades de ensayo. Se denominan:
- Tasa de deformación o velocidad de deformación en la probeta
- Tasa de tensión o aumento de tensión en la probeta
- Velocidad del travesaño
- Tiempo transcurrido hasta el final de un segmento de ensayo o de todo el ensayo y
- Velocidad libre del travesaño, a saber, la velocidad del travesaño sin carga
Para la determinación de las denominadas Yield Properties (propiedades de fluencia), a saber, el límite de fluencia, la deformación del límite de fluencia y el límite elástico,, en general todos los valores característicos que están relacionados con el cambio en el comportamiento del material de elástico a plástico, es importante definir una regulación adecuada de la velocidad de ensayo. Con materiales metálicos, estos valores característicos pueden depender significativamente de la velocidad real del ensayo, es por ello que las velocidades de ensayo deben mantenerse dentro de las tolerancias especificadas. La norma ASTM E8 y ASTM E8M lo contempla en sus tres métodos de control diferenciados. Se especifican bajo los métodos A, B y C.
Método de control B:
Método recomendado | Método de control C:
| Método de control A:
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El método C se basa en una velocidad de constante del travesaño.
- La velocidad del travesaño debe ajustarse y mantenerse constante para que la longitud paralela inicial de la probeta experimente una deformación de 0,015 ± 0,003 pulg./pulg./min o mm/mm/min.
- Este método C se recomienda cuando el material no se deforma de forma constante.
- El método C está pensado para máquinas que no disponen de sistemas de control digital ni sistemas de accionamiento de alta calidad, aunque ya no se considera el estado actual de la técnica.
El método A se basa en el aumento de la tensión de tracción durante la carga.
Es importante destacar que no se trata de un ensayo con control por fuerza. En su lugar, la máquina de ensayo debe funcionar con una velocidad constante del travesaño o del actuador que genere en la probeta una velocidad de incremento de la tensión definida (por ejemplo, 11 MPa/s). Dado que la redacción de la norma puede resultar parcialmente ambigua, este requisito se interpreta ocasionalmente de forma incorrecta. En particular, se asume erróneamente que es necesario un control por fuerza. Sin embargo, la aplicación de un control por fuerza puede dar lugar a resultados de ensayo considerablemente distorsionados e inservibles.
- En la parte elástica lineal del ensayo de tracción, es decir, al principio del ensayo, debe alcanzarse un aumento de tensión en el rango de 1,15 y 11,5 MPa/seg. (que corresponde a 10.000 y 100.000 psi/min).
- Sin embargo, la norma ASTM E8 y ASTM E8M señala claramente que estas especificaciones y el método no significan que el aumento de la tensión deba mantenerse constante hasta el punto del comportamiento plástico o que el control de aumento de fuerza en bucle cerrado deba aplicarse más allá del rango elástico lineal.
- En la práctica, el método A se emplea para metales convencionales con un comportamiento elástico relativamente estable, como los aceros estructurales, los aceros bonificados o muchos metales no férreos, cuando no se dispone de un sistema de ensayo con control de la deformación. No obstante, su correcta configuración requiere experiencia y un buen conocimiento de la rigidez del sistema.
El método B se basa en el control de la velocidad de deformación o del índice de deformación (control de la tasa de deformación) durante la carga.
- La máquina de ensayos mantiene constante la velocidad de deformación o el índice de deformación en el control de bucle cerrado utilizando un extensómetro para proporcionar continuamente valores de deformación que se utilizan para calcular el índice de deformación preciso.
- La norma fija la velocidad de deformación en 0,015 ± 0,006 pulg./pulg./min o mm/mm/min, lo que corresponde a una tolerancia del 40% para el ajuste de la velocidad de deformación.
- Se considera el método preferente para prácticamente todos los materiales metálicos, especialmente para aceros de alta resistencia, aleaciones a base de níquel, así como materiales sensibles a la velocidad de deformación.
El control de la velocidad de deformación aumenta la fiabilidad de los resultados y consigue resultados de ensayo comparables. Esto se debe a que los valores característicos de los materiales metálicos dependen en gran medida de la velocidad de deformación. Por regla general, cuanto mayor es la velocidad de deformación, mayores son los valores de resistencia. Las aleaciones y otras propiedades del producto también influyen en la dependencia de la velocidad de deformación.
El control de la velocidad de deformación en circuito cerrado (closed loop) ofrece ventajas especiales, ya que se utiliza un controlador adaptativo para mantener automáticamente la velocidad de deformación correcta:
- Ahorro de tiempo: El sistema ajusta automáticamente la velocidad de deformación correcta, sin intervención del usuario.
- Sencillamente seguro: De este modo también se eliminan los errores de ajuste.
- Precisión: Un controlador adaptativo evita los excesos de la velocidad de estiramiento, manteniéndola constante y dentro de los límites de tolerancia, de modo que la velocidad de estiramiento se mantiene dentro de los límites de tolerancia incluso en caso de imprevistos.
Este método requiere un sistema de ensayos equipado con tecnología de control, pero simplifica notablemente la operación de ensayo.
