¿Qué es la fluencia?
La fluencia es un tipo de deformación que se produce en los materiales sometidos a una carga constante a lo largo del tiempo. La deformación es permanente y da como resultado un cambio en la forma del material. La fluencia se observa más comúnmente en metales, aleaciones y polímeros.
Ocurre cuando las moléculas dentro del material se ven obligadas a moverse entre sí. Este movimiento puede hacer que el material se deforme con el tiempo, incluso si se retira la carga. La fluencia puede provocar una disminución de la resistencia y la rigidez del material y puede provocar que falle prematuramente.
En el ensayo a temperatura ambiente, el comportamiento elástico del material tiene poca importancia práctica. Pero a temperatura elevada, la resistencia se vuelve muy dependiente tanto de la velocidad de deformación como del tiempo de exposición. En estas condiciones, varios metales se comportan como materiales viscoelásticos en muchos aspectos.
Pruebas de fluencia
Un metal sometido a una carga de tracción constante a una temperatura elevada se arrastra y experimenta un aumento de longitud dependiente del tiempo. La prueba de fluencia mide los cambios dimensionales que ocurren a una exposición a temperatura elevada, mientras que la prueba de ruptura por tensión mide el efecto de la temperatura en las propiedades de carga a largo plazo.
La prueba de fluencia es un proceso de medición de la deformación de un material a lo largo del tiempo cuando se somete a una carga constante o a una temperatura constante. Las pruebas de fluencia se pueden usar para medir la durabilidad de un material, determinar la curva de tensión-deformación e identificar posibles modos de falla. Las pruebas de fluencia generalmente se realizan en metales, aleaciones y polímeros.
El tipo más común de prueba de fluencia es la prueba de carga constante. En esta prueba, se coloca una muestra entre dos placas y se carga con tensión y temperatura constantes en una máquina de prueba de tracción. En esta prueba, la muestra se coloca en un horno controlado termostáticamente y se calienta a una temperatura fija. La temperatura es controlada por un termopar conectado a la longitud de referencia de la muestra.
A continuación, se mide la deformación de la muestra a lo largo del tiempo. La tasa de deformación se puede utilizar para calcular la tasa de deformación por fluencia.
¿Cómo se realiza la prueba de fluencia?
El primer paso es seleccionar una muestra de prueba adecuada. La muestra debe ser lo suficientemente pequeña para deformarse significativamente bajo la carga aplicada, pero lo suficientemente grande para medir con precisión. La muestra también debe estar hecha del mismo material que el componente que se está probando.
El siguiente paso es configurar el aparato para la prueba. El espécimen de prueba se somete a una carga constante prolongada bajo una temperatura constante en una máquina de prueba de tracción. La deformación del material se traza en un diagrama de fluencia frente al tiempo, que permite determinar las propiedades de fluencia del material. La muestra generalmente está hecha de aleaciones de metal, plásticos o compuestos.
Curva de fluencia
La deformación dependiente del tiempo del material bajo tensión constante se denomina fluencia. El tipo más simple de fluencia es un flujo viscoso. Para averiguar la curva de fluencia de ingeniería de un material, se somete una muestra de prueba de tracción a una carga constante a una temperatura constante, y se anota la tensión en la muestra en función del tiempo. El tiempo transcurrido de tales pruebas puede extenderse a varios meses.
La curva AD es el tipo idealizado de curva de fluencia. La pendiente de la curva en la fluencia secundaria se denomina tasa de fluencia E. Cuando hay una extensión instantánea inicial (deformación E), la tasa de fluencia cae con el tiempo. Después de eso, la tasa de fluencia aumenta gradualmente hasta alcanzar un pico, después de que la tasa aumenta constantemente hasta que la muestra de prueba se fractura.
El grado en que las tres etapas [es decir, primaria, secundaria y terciaria, como se muestra en la figura anterior] se distinguen fácilmente depende de la magnitud del esfuerzo aplicado y la temperatura de la prueba.
En una prueba de fluencia de ingeniería, la carga se mantiene constante a lo largo de las pruebas, por lo que cuando la muestra se alarga, el área de la sección transversal disminuye y la tensión axial aumenta. Existen métodos para compensar el cambio en las dimensiones de la muestra, de modo que se realice el ensayo de fluencia bajo tensión constante.
Cuando se realizan ensayos de fluencia a tensión constante, no hay región de velocidad de fluencia acelerada (es decir, fluencia terciaria, etapa III) y se obtiene una curva de fluencia similar a la curva B. Esta curva representa la curva de fluencia básica del metal.
El primer componente, la etapa I, la fluencia transitoria tiene una tasa de fluencia decreciente con el tiempo. Lo siguiente es la velocidad de fluencia constante, es decir, la fluencia viscosa.
Etapas de fluencia
La primera etapa de fluencia, conocida como fluencia primaria, destaca una región de velocidad de fluencia reducida, y la resistencia a la fluencia del material aumenta en virtud de su propia deformación.
Para temperaturas y tensiones bajas, la fluencia del plomo a temperatura ambiente y la fluencia primaria es el proceso de fluencia predominante.
La segunda etapa de fluencia, conocida como fluencia secundaria, es un período de velocidad de fluencia casi constante, que resulta de un equilibrio entre los procesos de endurecimiento por deformación (debido al aumento de la deformación) y recuperación (debido al ablandamiento térmico) denominado estado estacionario. arrastrarse.
La fluencia terciaria es el resultado de los cambios estructurales que ocurren en el metal, como la formación de vacíos y la formación de grietas extensas.
