67.16. Ensayos Industriales

• Proporcionar la comprensión de la mecánica de deformación y fractura de materiales estructurales, así como los conocimientos generales para la caracterización mecánica de los mismos mediante ensayos de laboratorio y para su selección en función de los requerimientos de servicio.
• Introducir al conocimiento de los procesos de soldadura mas utilizados en la industria metalmecánica, de la metalurgia de la soldadura, comportamiento en servicio de uniones soldadas, empleo de códigos y normas, y ensayo de uniones soldadas.

Primera parte: Mecánica de Deformación y Fractura de Materiales
UNIDAD 1 : Introducción: Ensayo de materiales. Generalidades. Propiedades que se determinan en los ensayos mecánicos. Tensión y deformación específica o unitaria. Tensión verdadera y deformación verdadera. Tensión ingenieril y deformación ingenieril. Ecuaciones constitutivas. Comportamiento elástico. Homogeneidad e isotropía elástica. Ley de Hooke generalizada. Límite de fluencia.
UNIDAD 2: Propiedades de tracción de los materiales: Diagrama tensión-deformación unitaria. Límite de proporcionalidad. Módulo de Young. Estándar ASTM E 8-69. Límite fluencia natural y convencional. Relación de Hollomon. Inestabilidad plástica y estricción. Distribución de deformaciones en la probeta de tracción. Triaxialidad de tensiones en la estricción. Fractura copa y cono. Fractura plana. Influencia de la constricción. Influencia de la presión externa. Medición de la ductilidad. Influencia de la temperatura y de la velocidad de deformación. Análisis de Nadai. Deformación plástica no homogénea. Fluencia serrada (efecto Portevin-Le Chatellier). Deformación en tracción de polímeros y elastómeros. Materiales compuestos: Análisis por iso-deformación y por iso-tensión. Influencia de la orientación de las fibras. Influencia de la rigidez de la máquina de ensayo.
UNIDAD 3: Deformación plástica de los materiales: Comportamiento de los materiales en el campo plástico. Superficies de fluencia y de carga. Criterios de fluencia de Tresca y de Von Mises. Ecuaciones de Prandtl-Reuss. Hipótesis de endurecimiento por trabajado y por deformación. Limitaciones del ensayo de tracción. Ensayo de compresión entre bloques. Fricción. Zonas no deformadas. Curva de tensión de flujo en ausencia de fricción. Ensayos de indentación. Deformación plana. Relaciones entre dureza y tensión de flujo plástico. Ensayo de torsión. Análisis para grandes deformaciones plásticas. Comportamiento viscolelástico de los polímeros. Rol de la estructura.
UNIDAD 4: Fractura de materiales: Fractura frágil y fractura dúctil. Concepto de tenacidad. Ensayos convencionales: ASTM E 23. Charpy-V, Izod, tracción por impacto. Transición dúctil-frágil. Limitaciones de los ensayos convencionales. Ensayos modernos de fractura: Abolladura por explosión. Pellini. Temperatura NDT. ASTM E 208. Ensayo de arresto Robertson. Diagrama de análisis de fractura. Criterio de fractura de Griffith. Concepto de fractotenacidad. Determinación experimental de KIC. Estándar ASTM E 399. Corrección por plasticidad. Aplicaciones.
UNIDAD 5: Fatiga de materiales: Conceptos generales. Curvas S-N. Límite de fatiga y vida a la fatiga. Ecuación de Basquin. Naturaleza estadística del fenómeno de fatiga. Método Staircase. Efecto de la tensión media. Correcciones de Goodman, Gerber y Soderberg. Diagrama de Goodman simplificado. Diagrama de Haig-Soderberg. Curva tensión-deformación cíclica. Fatiga de bajo ciclo. Efecto de concentradores de tensión. Sensibilidad a la entalla. Curvas generalizadas de resistencia a la fatiga para aceros. Influencia de la condición superficial y del gradiente de tensiones. Regla de daño acumulativo de Milner. Propagación de fisuras por fatiga. Ley de Paris. Corrosión-fatiga.
UNIDAD 6: Comportamiento de los materiales a alta temperatura: Creep. Relaciones temperatura-tensión-velocidad de deformación. Mecanismos de deformación. Superplasticidad. Mapas de mecanismos de deformación. Relaciones paramétricas. Ensayos de creep. Parámetro de Larson-Miller. Materiales para servicio a alta temperatura.
UNIDAD 7: Selección de materiales en el diseño mecánico: Los materiales en el diseño. Evolución histórica de los materiales de ingeniería. El proceso de diseño. Requerimientos primarios y secundarios. Indices de performance. Cartas de Ashby para la selección de materiales. Ejemplos de aplicación. Segunda Parte: Soldadura
UNIDAD 8: Procesos de soldadura: Clasificación de los procesos: por fusión y en fase sólida. Soldadura oxiacetilénica. Tipos de llama. Corte oxiacetilénico. Soldadura por arco. Electrodo revestido manual. Naturaleza y función del revestimiento. Clasificación de electrodos. Normas AWS. Arco sumergido. Electroescoria. Procesos MIG-MAG. TIG. Soldadura por resistencia: por puntos, continua y por proyección. Brazing y soldering.
UNIDAD 9: Metalurgia de la soldadura: Estructura primaria de solidificación. Fisuración en caliente. Transformaciones en fase sólida en el metal depositado y en la zona afectada térmicamente del material base. Microestructuras secundarias en aceros al C-Mn y de baja aleación. Relación entre microestructura y propiedades mecánicas. Fisuración inducida por hidrógeno. Soldadura de los aceros inoxidables y de aleaciones no ferrosas. Tensiones residuales en soldadura. Distorsión. Defectos en soldadura. Métodos de ensayo.