UD 1. PROPIETATS DELS MATERIALS ASSAJOS

2. PROPIETATS DELS MATERIALS

-CLASSIFICACIÓ

-ASSAJOS

-ÀTOM: Nucli, amb neutrons i protons que defineixen un element determinat. Escorça, amb electrons situats en

nivells energètics o orbitals.

-La seva composició és la que caracteritza els elements.

-Els elements s’agrupen en la taula periòdica en funció dels electrons que tenen i de la seva distribució, el que

s’anomena configuració electrònica. Per un mateix grup, la configuració electrònica coincideix en el nombre

d’electrons de la darrera capa, tot i que el nivell energètic que ocupen és diferent.

1. COMPOSICIÓ DE LA MATÈRIA

Les propietats de les substàncies depenen de:-TIPUS D'ELEMENTS

GASOS NOBLES Tenen la seva capa externa completa. Són químicament inerts.

NO-METALLS Tenen la seva capa externa que li falta algún electró.

Capturen electrons. Es carreguen negativaent. Ions negatius = anions.

METALLS Tenen molt pocs electrons a la seva capa externa.

Cedeixen electrons. Es carreguen positivament. Ions positius = cations.

-ENLLAÇOS QUÍMICS força responsable de la unió estable entre els ions, àtoms i molècules.ENLLAÇ IÒNIC (entre un metall i un no metall)

Tenen propietats de ser sòlids a temperatura ambient, durs i fràgils.

El punt de fusió el tenen molt elevat

Són solubles en aigua

Presenten una bona conductivitat elèctrica en dissolució o en estat fos.

ENLLAÇ COVALENT (entre un mateix element o amb afinitat electrònica similar)

Poden ser sòlids, líquids o gaseosos a temperatura ambient.

El punt de fusió i ebullició el tenen molt baix.

Segons l'estructura poden ser solubles en aigua o altres.

No solen ser bon conductors de l'electricitat.

ENLLAÇ METAL·LIC (entre elements metal·lics)

Són sòlids a temperatura ambient.

Tenen bones propietats mecàniques: tenacitat, ductilitat i mal·leabilitat

Solen ser bons conductors de la calor i electricitat.

Les propietats de les substàncies depenen de:-TIPUS D'ELEMENTS

GASOS NOBLES Tenen la seva capa externa completa. Són químicament inerts.

NO-METALLS Tenen la seva capa externa que li falta algún electró.

Capturen electrons. Es carreguen negativaent. Ions negatius = anions.

METALLS Tenen molt pocs electrons a la seva capa externa.

Cedeixen electrons. Es carreguen positivament. Ions positius = cations.

-ENLLAÇOS QUÍMICS força responsable de la unió estable entre els ions, àtoms i molècules.ENLLAÇ IÒNIC (entre un metall i un no metall)

Tenen propietats de ser sòlids a temperatura ambient, durs i fràgils.

El punt de fusió el tenen molt elevat

Són solubles en aigua

Presenten una bona conductivitat elèctrica en dissolució o en estat fos.

ENLLAÇ COVALENT (entre un mateix element o amb afinitat electrònica similar)

Poden ser sòlids, líquids o gaseosos a temperatura ambient.

El punt de fusió i ebullició el tenen molt baix.

Segons l'estructura poden ser solubles en aigua o altres.

No solen ser bon conductors de l'electricitat.

ENLLAÇ METAL·LIC (entre elements metal·lics)

Són sòlids a temperatura ambient.

Tenen bones propietats mecàniques: tenacitat, ductilitat i mal·leabilitat

Solen ser bons conductors de la calor i electricitat.

-ESTATS DE LA MATÈRIA

SÒLIDS forma i volum constants

• AMORF agrupació a l'atzar

• ESTRUCTURA CRISTAL·LINA agrupació ordenada i regular segons formes geomètriques

LÍQUIDS

GASOS

-ESTATS DE LA MATÈRIA

SÒLIDS forma i volum constants

• AMORF agrupació a l'atzar

• ESTRUCTURA CRISTAL·LINA agrupació ordenada i regular segons formes geomètriques

LÍQUIDS

GASOS

FÍSIQUES - extensió - impeneatrabilitat

- altres resultants del comportament davant calor, electricitat, magnetisme o llum

-densitat -volum específic -pes específic -resistivitat / -conductivitat

QUÍMIQUES - oxidació (ambient sec i càlid, reacció química on l'element oxidat cedeix electrons a l'elements oxidant)- corrosió (ambient humit, destrucció lent i progressiva d'un material, produïda per l'oxigen combinat amb l'humitat)

MECÀNIQUES - cohesió (resistència a separar-se)

- duresa (resistència a ser penetrat)

- resistència ( compresió, tracció, flexió, torsió i cisallament o tall)

- elasticitat (capacitat de tornar a la seva forma inicial després d'aplicar-li una força)

- plasticitat (capacitat a adquirir deformacions permanents)

- ductilitat (capacitat de poder-se deformar plàsticament i formar fils aplicant esforços de tracció)

- mal·leabilitat (capacitat de poder-se deformar plàsticament i formar làmines aplicant esforços de compressió)

- tenacitat (capacitat d'absorvir energia davant d'esforços forts exteriors)

- fragilitat (qualitat contraria a la tenacitat)

- flexibilitat (capacitat per doblegar-se sense trencar-se)

- fatiga (resistència al trencament després d'esforços repetits)

- resiliència (capacitat d'un material d'absorvir energia en sotmetre'l a un esforç fins el seu límit elàstic)

- maquinabilitat (facilitat a ser treballat per desbast superficial)

FÍSIQUES - extensió - impeneatrabilitat

- altres resultants del comportament davant calor, electricitat, magnetisme o llum

-densitat -volum específic -pes específic -resistivitat / -conductivitat

QUÍMIQUES - oxidació (ambient sec i càlid, reacció química on l'element oxidat cedeix electrons a l'elements oxidant)- corrosió (ambient humit, destrucció lent i progressiva d'un material, produïda per l'oxigen combinat amb l'humitat)

MECÀNIQUES - cohesió (resistència a separar-se)

- duresa (resistència a ser penetrat)

- resistència ( compresió, tracció, flexió, torsió i cisallament o tall)

- elasticitat (capacitat de tornar a la seva forma inicial després d'aplicar-li una força)

- plasticitat (capacitat a adquirir deformacions permanents)

- ductilitat (capacitat de poder-se deformar plàsticament i formar fils aplicant esforços de tracció)

- mal·leabilitat (capacitat de poder-se deformar plàsticament i formar làmines aplicant esforços de compressió)

- tenacitat (capacitat d'absorvir energia davant d'esforços forts exteriors)

- fragilitat (qualitat contraria a la tenacitat)

- flexibilitat (capacitat per doblegar-se sense trencar-se)

- fatiga (resistència al trencament després d'esforços repetits)

- resiliència (capacitat d'un material d'absorvir energia en sotmetre'l a un esforç fins el seu límit elàstic)

- maquinabilitat (facilitat a ser treballat per desbast superficial)

2. PROPIETATS DELS MATERIALS

OXIDACIÓ

-Cessió d'electrons a l'element oxidant

-Agents oxidants:

Oxigen: en ambient sec i càlid

Altres: clor, brom, sofre, iode, carboni

-En alguns metalls depèn de la temperatura:

-Tª ambient la capa és compacta i protegeix.

-Tª alta la capa es pot esquerdar i l'oxidació arriba a l'interior.

OXIDACIÓ

-Cessió d'electrons a l'element oxidant

-Agents oxidants:

Oxigen: en ambient sec i càlid

Altres: clor, brom, sofre, iode, carboni

-En alguns metalls depèn de la temperatura:

-Tª ambient la capa és compacta i protegeix.

-Tª alta la capa es pot esquerdar i l'oxidació arriba a l'interior.

PROPIETATS QUÍMIQUES: OXIDACIÓ i CORROSIÓcomportament químic davant components químicsPrincipalment de l'aire: nitrogen i oxigen

CORROSIÓ

-Destrucció lenta i progressiva d'un material produïda per l'oxigen de l'aire amb humitat

-Agents corrosius:

Oxigen: en ambient humit

Clorur de sodi de l'aigua del mar

Diòxid de sofre de les combustions

-Tipus:

-Uniforme: gruix uniforme en la superfície. Decreix la secció i la resistència. Produïda per àcids.

-Localitzada: picadures, clots en la superfície. Decreix la capacitat de deformació. Produïda per aigua de mar.

-Intergranular: ataca a la unió dels grans constituents del metall. Disminueix la cohesió. Difícil d'apreciar el grau d'afectació.

CORROSIÓ

-Destrucció lenta i progressiva d'un material produïda per l'oxigen de l'aire amb humitat

-Agents corrosius:

Oxigen: en ambient humit

Clorur de sodi de l'aigua del mar

Diòxid de sofre de les combustions

-Tipus:

-Uniforme: gruix uniforme en la superfície. Decreix la secció i la resistència. Produïda per àcids.

-Localitzada: picadures, clots en la superfície. Decreix la capacitat de deformació. Produïda per aigua de mar.

-Intergranular: ataca a la unió dels grans constituents del metall. Disminueix la cohesió. Difícil d'apreciar el grau d'afectació.

2.ASSAJOS. ELECCIÓ DEL MATERIAL

-Segons forma d'aplicació

1. ASSAJOS DESTRUCTIUS: modificació de material -MECÀNICS: -ESTÀTICS: duresa, tracció, compresió, cissallament, vinclament, torsió i flexió

-DINÀMICS: resistència al xoc, fatiga

-TECNOLÒGICS: guspira, plegatge, embotició, forja

2. ASSAJOS NO DESTRUCTIUS: no modificació del material

Mètodes per conèixer les característiques del material amb el que s'ha de fabricar un objecte.

-Segons precisió de l'assaig

1. ASSAJOS CIENTÍFICS: laboratoris experimentals2. ASSAJOS TECNOLÒGICS: durant el pocés de fabricació

1. ASSAJOS DE DURESA

1.2. DURESA A LA PENETRACIÓ ESTÀTICA

Mesurem la superfície de l'emprempta -MÈTODE BRINELL - HB o HBW

-VICKERS - HV

Mesurem la profunditat de l'emprempta -ROCKWELL - HRC o HRB

1.1. DURESA A LA RATLLADA

-MÈTODE MOHS.

-MÈTODE MARTENS

1.3. ASSAJOS DE DURESA DINÀMICS

- MÈTODE D'IMPACTE o POLDI

- DE RETROCÉS O SHORE

-MÈTODE MARTENS• Es basa en l'amplada del solc que provoca la punta d'un diamant de forma

piramidal quan es desplaça sobre el metall amb constant càrrega d'aplicació.

• Utilitzat per als materials metàl·lics.

• S'utilitza un escleròmetre de Martens

• Per establir la duresa d'un material ΔM , (no té unitats) ΔM = 10000

es determina l'amplada del solc a (en μm) a 2

1.1. DURESA A LA RATLLADA

-MÈTODE MOHS• Es basa en practica una sèrie de ratllades sobre el mineral amb els de l'escala.

• Utilitzat en mineralògia.

• S'estableix un ordre en el que qui té el major grau de ratllada té un grau menor a l'escala.

ESCALA DE MOHS

1. TALC2. GUIX3. CALCITA4. FLUORITA5. APATITA6. FELDESPAT7. QUARS8. TOPAZI9. CORINDÓ10. DIAMANT

1.2. DURESA A LA PENETRACIÓ ESTÀTICACalcula la duresa d'un material a partir del senyal que ha marcat un penetrador, sotmés a pressió determinada

i un temps determinat.

-MÈTODE BRINELL:

Es fa servir una bolla d'acer molt dura (carbur de tungstè) de diàmetre conegut, i es sotmet a càrrega determinada.

Valor de la duresa

• HB, duresa brinell (Kp/mm2)

• F o P, càrrega aplicada (Kp)

• D, diàmetre bolla i d, diàmetre empremta (mm2)

El valor HB sol ser menor de 600.

Acer (tou): 120 HBAcer d'eines: 500 HBAcer inoxidable: 250 HBAlumini: 15 HBCoure: 35 HBFusta: entre 1 HB i 7 HBVidre: 550 HB

El valor HB sol ser menor de 600.

Acer (tou): 120 HBAcer d'eines: 500 HBAcer inoxidable: 250 HBAlumini: 15 HBCoure: 35 HBFusta: entre 1 HB i 7 HBVidre: 550 HB

La càrrega F depèn del material i del penetrador. K consant que pot valer: 5 (alumini, magnesi i els seus aliatges), 10 (coure i els seus aliatges)30 (acer s) F = K · D2

La càrrega F depèn del material i del penetrador. K consant que pot valer: 5 (alumini, magnesi i els seus aliatges), 10 (coure i els seus aliatges)30 (acer s) F = K · D2

HB=2∗F

π∗D [D−√ D2−d 2]

HB=FS

CARACTERÍSTIQUES

• -Nomenclatura XX HB D / F / t

• XX grau de duresa Brinell,

D diàmetre, F en Kp i t és el temps.

Un exemple pot ser: HB 5/750/20 , BOLLA 5mm, CÀRREGA 750 kg i 20 segons temps.

• - Permet calcular el tipus d'acer. %C = (HB – 80) / 141

• - Relaciona el gruix de la peça i el diàmetre de la bolla.

• - Relaciona duresa d'un material amb la seva resistència a la tracció, només per acers.

σ (Mpa) = 3,45 HB

CARACTERÍSTIQUES

• -Nomenclatura XX HB D / F / t

• XX grau de duresa Brinell,

D diàmetre, F en Kp i t és el temps.

Un exemple pot ser: HB 5/750/20 , BOLLA 5mm, CÀRREGA 750 kg i 20 segons temps.

• - Permet calcular el tipus d'acer. %C = (HB – 80) / 141

• - Relaciona el gruix de la peça i el diàmetre de la bolla.

• - Relaciona duresa d'un material amb la seva resistència a la tracció, només per acers.

σ (Mpa) = 3,45 HB

Exercici: Un assaig de duresa Brinell en un acer, usa una bolla de D=8mm, s'obté una emprempta de 3mm. Si la

constant d'assaig es K=30.

Determina: F = K · D2

• La càrrega usada i la duresa obtinguda.

• El grau de duresa

• Expressió de la duresa brinell si hem estat 12 segons

Exercici:

• La càrrega usada i la duresa obtinguda: F = K · D2 = 30 · 64 = 1920 kg

El grau de duresa HB = 2 · 1920 / (201,06) – (186,48) = 3840 / 14,58 = 263kp/mm2

• Expressió de la duresa brinell si hem estat 12 segons 263 HB 8/1920/12

HB=2∗F

π∗D [D−√ D2−d 2]

Podeu fer els exercicis del 8 - 11 del full d'activitats penjat a l'aula virtual.

-MÈTODE VICKERS

Es fa servir una piràmide quadrangular de diamant, i es sotmet a càrrega determinada. HV = P

La superfície de l'empremta és: S emprempta = es troba la mitjana mesurant l1 i l2 S

HV = 1,8543 · P

d2

• On: HV, duresa Vickers

P, càrrega aplicada

• d, diagonal mitjana de l'empremta

Per calcular h fem servir un triangle rectangle, sabent que la

piràmide fa una obertura de 136º

CARACTERÍSTIQUES

-Nomenclatura és 630 HV 50 15, 630 valor obtingut, 50 vaLor de la càrrega emprada i 15 el temps.

-Se sol utilitzar per dureses majors a 500HB

-Es pot utilitzar en superfícies no planes.

CARACTERÍSTIQUES

-Nomenclatura és 630 HV 50 15, 630 valor obtingut, 50 vaLor de la càrrega emprada i 15 el temps.

-Se sol utilitzar per dureses majors a 500HB

-Es pot utilitzar en superfícies no planes.

Exercici: Volem calcular la duresa d'un acer. Hem aplicat 30kp i les diagonals d1= 0,25mm i d2=0,26mm

Determina:

• De quin tipus d'assaig es tracta?

• El valor de la duresa d'aquest i la seva expressió si el temps d'aplicació és de 15s.

Exercici:

• Duresa Vickers

• El valor de la duresa d'aquest i la seva expressió si el temps d'aplicació és de 15s.

La diagonal és la mitjana de les dues l = 0,255mm

HV = 1,844 F/l2 = 1,844 · 30 / 0,065 = 851,07 kp/mm2

• 851,07 HV 30 15

-MÈTODE ROCKWELL• Es fa servir com a referènciala profunditat del penetrador, h ( no l'empremta).

• El tipus de penetrador depèn del material: durs – diamant en forma cònica de 120º / tous – esfera d'acer.

• Procediment:

• S'aplica una càrrega d'uns 10kg i provoca h0

• Es va afegint una càrrega adicional de 60, 100 o 150kg, segons el material, i provoca h1

• Es retira la càrrega adicional i es retrocedeix per recuperació elàstica, i provoca h2

• La màquina Rockwell mesura e = h2 – h0 , on e s'expressa en divisions de 2μm

2

Si h està en mm s'ha de passar a μm

No te unitats – se fa servir una classificació

Per assajos amb punta cònica HRC = 100 – e

Per assajos amb bolla HRB = 130 - e

CARACTERÍSTIQUES

-És l'assaig més ràpid dels tres, i no necessita personal especialitzat.

-És un assaig menys precís que el Vickers.

CARACTERÍSTIQUES

-És l'assaig més ràpid dels tres, i no necessita personal especialitzat.

-És un assaig menys precís que el Vickers.

Exercici: Volem calcular la duresa Rokwell cònic hem aplicat 10kg de càrrega, el penetrador avança 5μm. Quan

apriquem 140kg avança 87μm i quan els llevam retrocedeix 3μm.

Determina:

• El valor de la duresa HRC

El valor de la duresa d'aquest assaig:

• h2 = 87-3 = 84μm

• e = 84 – 5 = 79μm ----- com que cada divisió val per 2um, llavors: e = 79/2 = 39,5

HRC = 100 – e = 100 – 39,5 = 60,5

1.3. ASSAJOS DE DURESA DINÀMICS:

Menys fiables, però més còmodes i ràpids (aparells portàtils). Són els que més

s'empren.

- MÈTODE D'IMPACTE o POLDI: es llança una bola d'acer de 5mm de

diàmetre sobre la superfície. Es mesura el diàmetre de l'empremta i es

determina la duresa a partir de taules (Sp= emprempta patró i Hp duresa

patró).

- MÈTODE DE RETROCÉS O SHORE: es mesura la duresa en funció de

l'altura que arriba el rebot d'un martell que es deixa caure d'una altura

determinada.

S'acostuma a utilitzar quan no es vol que es deixi marca d'empremta.

Aparells utilitzats:

ESCLERÒMETRE: tub de vidre que xucla un martell sense fregament i

puja una altura h0, llavors es deixa caure i rebota fins una altura h1 on queda

fixat. L'escala de mesura es divideix en unitats de longitud.

DUROSCOPI: el cop es fa pendular. L'escala de mesura es divideix en

graus.

h0

hf

pp HS

SH =

2. ASSAJOS DE TRACCIÓ

En aquests assajos la proveta, d'una forma i dimensions determinades, es sotmet a un esforç de

tracció en direcció del seu eix.

Consisteix a sotmetre la proveta a una tensió que tendeix a allargar-la amb una màquina universal.

DIAGRAMA D'ESFORÇ DEFORMACIÓ

0e – ZONA ELÀSTICA proporcionalitat entre esforços i deformació, quan s'acaben els esforços es recupera la longitud inicial.

Límit de proporcionalitat = e

ef – ZONA ELASTICOPLÀSTICA no hi ha proporcionalitat entre esforços i deformació. Límit d'elasticitat = fs

Límit elàstic convencional és el que produeix una deformació permanents superior al 0,2% de l0.

fk – ZONA PLÀSTICA zona de deformacions permanents

fr – ENDURIMENT r = estricció: quan es produeix una disminució de la secció transerval, a mesura que augmenta

l'estricció disminueix l'esforç de trencament. Llavors es produeix a una tensió inferior a la màxima suportada.

MATERIALS FRÀGILS: no pateixen estricció.

rk – TRENCAMENT k = fractura: quan es produeix el trencament de la proveta.

Per determinar l'elasticitat del material necessitem:

-ESFORÇ - tensió unitària: σ = T/ S (Kg o N per mm2 , Pa = N/m2)

-DEFORMACIÓ - increment unitari de longitud: ε = Δl / l0 = (l – l0)/l0

D'aquesta manera obtenim

-mòdul d'elasticitat o de Young, en kg/mm2 E = σ / ε

És un valor característic de cada material i representa la proporcionalitat, dins el període elàstic, entre

l'allargament i l'esforç aplicat segons la Llei de Hooke.

**Per que els material facin feina en condicions de seguretat es defineix una tensió màxima de treball.

σtreball = σelàstica/ n = σelàstica· 1 / n= σelàstica· C On n = coeficient de seguretat > 1 On c = coeficient de seguretat < 1 = 1/n

Per determinar l'elasticitat del material necessitem:

-ESFORÇ - tensió unitària: σ = T/ S (Kg o N per mm2 , Pa = N/m2)

-DEFORMACIÓ - increment unitari de longitud: ε = Δl / l0 = (l – l0)/l0

D'aquesta manera obtenim

-mòdul d'elasticitat o de Young, en kg/mm2 E = σ / ε

És un valor característic de cada material i representa la proporcionalitat, dins el període elàstic, entre

l'allargament i l'esforç aplicat segons la Llei de Hooke.

**Per que els material facin feina en condicions de seguretat es defineix una tensió màxima de treball.

σtreball = σelàstica/ n = σelàstica· 1 / n= σelàstica· C On n = coeficient de seguretat > 1 On c = coeficient de seguretat < 1 = 1/n

-Cerca què és la resiliència en els materials.

EXERCICI RAONAMENT:-Donat els mòduls de Young de dos materials E1= 2,4·104kg/cm2 i E2 = 1,2·105 kg/cm2 , quin dels dos presentarà una deformació més gran en ser sotmès a un esforç determinat.

quantifica la qantitat d'energia per unitat de volumen que magatzema un material al deformar-se elàsticament degut a una tensió aplicada;

EXERCICI-Una proveta d'acer de 20mm de diàmetre i 200mm de longitud entre punts calibrats està sent sotmesa a un esforç de tracció de 5000kg i incrementa la seva longitud en 0,15mm. Calcula la tensió unitària, l'allargament unitari i el mòdul d'elasticitat.

EXERCICI-Una proveta d'acer de 20mm de diàmetre i 200mm de longitud entre punts calibrats està sent sotmesa a un esforç de tracció de 5000kg i incrementa la seva longitud en 0,15mm. Calcula la tensió unitària, l'allargament unitari i el mòdul d'elasticitat.

DADES: D= 20mm l0= 200mm Δl= 0,15mm T=5000kg

- Calcular secció inicial de la proveta (circular): S0= Π r2 = 3,14·(20mm/2)2 = 314mm2

- Amb aquesta dada, determinem la tensió unitària: σ = T/ S = 5000/314 = 15,92 kg/mm2

En el SI s'hauria de passar a N/mm2 : 15,92 kg/mm2 · 9,8N/1kg · 106mm2/ 1m2= 1,56·108 N/m2

- Determinem l'allargamen unitari: ε = Δl / l0 = 0,15mm/200mm= 0,00075

- Calculem mòdul d'elasticitat: E = 15,92/0,00075 = 2,12·104 kg/mm2

DADES: D= 20mm l0= 200mm Δl= 0,15mm T=5000kg

- Calcular secció inicial de la proveta (circular): S0= Π r2 = 3,14·(20mm/2)2 = 314mm2

- Amb aquesta dada, determinem la tensió unitària: σ = T/ S = 5000/314 = 15,92 kg/mm2

En el SI s'hauria de passar a N/mm2 : 15,92 kg/mm2 · 9,8N/1kg · 106mm2/ 1m2= 1,56·108 N/m2

- Determinem l'allargamen unitari: ε = Δl / l0 = 0,15mm/200mm= 0,00075

- Calculem mòdul d'elasticitat: E = 15,92/0,00075 = 2,12·104 kg/mm2

3. ASSAJOS DE COMPRESSIÓ Apliquen esforços de compressió amb tensions creixents fins a assolir el

trencament o l'escalfament.

Es realitzen amb la màquina universal d'assajos, tant als metalls com als no-

metalls.

-metalls: provetes cilíndriques.

-no metalls: provetes cúbiques.

3. ASSAJOS DE COMPRESSIÓ Apliquen esforços de compressió amb tensions creixents fins a assolir el

trencament o l'escalfament.

Es realitzen amb la màquina universal d'assajos, tant als metalls com als no-

metalls.

-metalls: provetes cilíndriques.

-no metalls: provetes cúbiques.

Per determinar l'elasticitat del material necessitem:

-tensió unitària: σ compressió= P/ S

(Kg o N per mm2 , Pa = N/m2)

-contració unitaria de longitud: A = Δl / l0 = (l – lo)/lo

D'aquesta manera obtenim

-mòdul d'elasticitat o de Young, en kg/mm2

E = σ / A

4. ASSAJOS DE CISALLAMENT O TALL (cizalladura)Apliquen a un material un esforç tallant.

Principalment s'aplica a cargols, reblons i clavetes.

Es realitzen amb la màquina universal d'assajos, tot i que no existeixen provetes normalitzades per fer-lo.

- τ = T / S0

4. ASSAJOS DE CISALLAMENT O TALL (cizalladura)Apliquen a un material un esforç tallant.

Principalment s'aplica a cargols, reblons i clavetes.

Es realitzen amb la màquina universal d'assajos, tot i que no existeixen provetes normalitzades per fer-lo.

- τ = T / S0

5. ASSAJOS DE VINCLAMENT (pandeo)Si sotmetem una proveta de gran longitud i poca secció a un esforç de compressió en direcció de l'eix, es doblegarà.

S'acostuma a fer per saber les deformacions en columnes, bieles, bigues, barres, etc.

Depèn del mòdul d'elasticitat (E), moment d'inèrcia de la secció de la peça (I) i de longitud (l)

Rv= - Π2 ·E· I

l

Moment d'inercia, I, ens diu com és la distribució de masses d'un cos al voltant dels seus punts, depèn de la secció de

la peça o de l'objecte.

5. ASSAJOS DE VINCLAMENT (pandeo)Si sotmetem una proveta de gran longitud i poca secció a un esforç de compressió en direcció de l'eix, es doblegarà.

S'acostuma a fer per saber les deformacions en columnes, bieles, bigues, barres, etc.

Depèn del mòdul d'elasticitat (E), moment d'inèrcia de la secció de la peça (I) i de longitud (l)

Rv= - Π2 ·E· I

l

Moment d'inercia, I, ens diu com és la distribució de masses d'un cos al voltant dels seus punts, depèn de la secció de

la peça o de l'objecte.

6. ASSAJOS DE TORSIÓS'Utilitzen provetes amb forma de barres o tubs de secció circular, no normalitzades.

Es mesura el moment de torsió en funció del desplaçament vertical.

6. ASSAJOS DE TORSIÓS'Utilitzen provetes amb forma de barres o tubs de secció circular, no normalitzades.

Es mesura el moment de torsió en funció del desplaçament vertical.

7. ASSAJOS DE FLEXIÓLes provetes,de secció rectangular o quadrada, estan recolzades en els seus extrems.

Estan sotmeses un esforç progressivament creixent aplicat en la seva part central. Es mesura la fletxa en aquest

punt.

Les fibres superiors es contrauen, compressió, i les fibres inferiors s'estiren, tracció. Entre elles una neutra sense

variacions.

La deformació F es mesura amb un flexímetre: F = f - a1 – b1

a1 i b1 són deformacions en els suports 2

Són assajos complementaris dels de tracció.

7. ASSAJOS DE FLEXIÓLes provetes,de secció rectangular o quadrada, estan recolzades en els seus extrems.

Estan sotmeses un esforç progressivament creixent aplicat en la seva part central. Es mesura la fletxa en aquest

punt.

Les fibres superiors es contrauen, compressió, i les fibres inferiors s'estiren, tracció. Entre elles una neutra sense

variacions.

La deformació F es mesura amb un flexímetre: F = f - a1 – b1

a1 i b1 són deformacions en els suports 2

Són assajos complementaris dels de tracció.

8. ASSAJOS DE RESISTÈNCIA AL XOCS'Utilitzen provetes amb una entalladura que és sotmesa a l'acció d'una càrrega de trencament amb un martell amb

trajectòria circular.

L'assaig més comú és el PÈNDOL DE CHARPYCalcula l'energia consumida en el xoc amb la proveta i produir el trencament.

Disposa de 3 martells de diferent massa , generalment s'utilitza de 22 kg.

Procediment:

-es col·loca la proveta i el martell, de longitud L

-s'aixeca fins altura h i forma un angle α amb la vertical.

-el martell es deixa caure bruscament perquè xoqui i la trenqui.

-el martell continuarà el seu moviment ascendent fins a assolir

un altura h' i fomar un angle β amb la vertical.

Energia consumida en el xoc:

W = P (h- h') = P· L (cos β – cos α)

Resiliència:

8. ASSAJOS DE RESISTÈNCIA AL XOCS'Utilitzen provetes amb una entalladura que és sotmesa a l'acció d'una càrrega de trencament amb un martell amb

trajectòria circular.

L'assaig més comú és el PÈNDOL DE CHARPYCalcula l'energia consumida en el xoc amb la proveta i produir el trencament.

Disposa de 3 martells de diferent massa , generalment s'utilitza de 22 kg.

Procediment:

-es col·loca la proveta i el martell, de longitud L

-s'aixeca fins altura h i forma un angle α amb la vertical.

-el martell es deixa caure bruscament perquè xoqui i la trenqui.

-el martell continuarà el seu moviment ascendent fins a assolir

un altura h' i fomar un angle β amb la vertical.

Energia consumida en el xoc:

W = P (h- h') = P· L (cos β – cos α)

Resiliència: A

W=ρ

1-Aïllem la W de la fórmula de

Resiliència:

ρ = 2,7·105 J/m2= W / S

W = 2,7·105 J/m2 · 4·10-4 m2 = 108 J

2-Aïllem la h de la fórmula

Energia consumida en el xoc:

W = P (h- h')

h = [108 J / (20 · 9,8)] + 0,45 = 1 m

La resiliència mesurada amb un pèndol Charpy la maça del qual és de 20kg és 2,7·105 J/m2. Si la secció de la proveta és de 4·10-4 m2 i després de la ruptura, la maça ascendeix 0,45m, determina quina altura es va deixar caure la maça.

9. ASSAJOS DE FATIGAS'avalua el material que està sotmès a esforços que es repeteixen amb freqüència i es trenca, tenint en compte que

aquests esforços son inferiors als de trencament normal.

Exemple: arbres de transmissió, eixos, rodes, bieles, coixinets, molles, engranantges,...

S'han d'avaluar diferents causes que l'originen:

-VALORS DELS ESFORÇOS, es mesuren màxim, mínim, mitjà.. dels valors de les tensions aplicades a tracció, compressió.

-APLICACIÓ DELS ESFORÇOS, s'estudien les diferents maneres de sotmetre la peça, pulsatòria, intermitent,

alternativa...

Llavors es representa en un gràfic ESFORÇ / Nº DE CICLES, i definim el

LÍMIT DE FATIGA com el valor màxim de tensió a què podem sotmetre un material sense que es trenqui sigui quin

sigui el nombre de vegades que es repeteixi l'acció.

9. ASSAJOS DE FATIGAS'avalua el material que està sotmès a esforços que es repeteixen amb freqüència i es trenca, tenint en compte que

aquests esforços son inferiors als de trencament normal.

Exemple: arbres de transmissió, eixos, rodes, bieles, coixinets, molles, engranantges,...

S'han d'avaluar diferents causes que l'originen:

-VALORS DELS ESFORÇOS, es mesuren màxim, mínim, mitjà.. dels valors de les tensions aplicades a tracció, compressió.

-APLICACIÓ DELS ESFORÇOS, s'estudien les diferents maneres de sotmetre la peça, pulsatòria, intermitent,

alternativa...

Llavors es representa en un gràfic ESFORÇ / Nº DE CICLES, i definim el

LÍMIT DE FATIGA com el valor màxim de tensió a què podem sotmetre un material sense que es trenqui sigui quin

sigui el nombre de vegades que es repeteixi l'acció.

10. ASSAJOS TECNOLÒGICSSon mètodes ràpids, poc precisos. No s'obté un valor numèric.

- ASSAJOS D'ESPURNA

-Observació del tipus d'espurna al contacte amb una pedra d'esmeril o disc de polir.

-Assaig de composició per comparació, cal disposar de mostres patró per comprovar

amb el material objecte d'anàlisi.

- ASSAJOS DE PLEGATGE

-Determinació de la plasticitat del material, barres i perfils d'acer.

-Es foblega la xapa fins observar-hi l'aparició d'esquerdes.

- ASSAJOS D'EMBOTICIÓ

-Resistència del material a conformació, normalment xapes..

-L'esforç que s'aplica a la màquina d'Eriksen depèn el gruix de xapa,

S'observa la profunditat fins que apareixen esquerdes.

- ASSAJOS DE FORJA

-Resistència del material de conformació per forja.

-Permet conèixer diverses característiques del material: forjabilitat, qualitat, capacitat de perforació i resistència a

esforços.

10. ASSAJOS TECNOLÒGICSSon mètodes ràpids, poc precisos. No s'obté un valor numèric.

- ASSAJOS D'ESPURNA

-Observació del tipus d'espurna al contacte amb una pedra d'esmeril o disc de polir.

-Assaig de composició per comparació, cal disposar de mostres patró per comprovar

amb el material objecte d'anàlisi.

- ASSAJOS DE PLEGATGE

-Determinació de la plasticitat del material, barres i perfils d'acer.

-Es foblega la xapa fins observar-hi l'aparició d'esquerdes.

- ASSAJOS D'EMBOTICIÓ

-Resistència del material a conformació, normalment xapes..

-L'esforç que s'aplica a la màquina d'Eriksen depèn el gruix de xapa,

S'observa la profunditat fins que apareixen esquerdes.

- ASSAJOS DE FORJA

-Resistència del material de conformació per forja.

-Permet conèixer diverses característiques del material: forjabilitat, qualitat, capacitat de perforació i resistència a

esforços.

ASSAJOS NO DESTRUCTIUSS'aplica a la peça acabada sense alterar-la, amb la finalitat de descobrir si hi ha defectes interns com: esquerdes, porositats, segregacions, etc...

- ASSAJOS MACROSCÒPICS

S'estudien les irregularitats a primera vista o ampliacions fins a 15 augments. Localitzar defectes s'utilitza algún

líquid penetrant com oli o petroli. Per descarburacions o cementacions s'utilitzen àcids que poden atacar el

material.

- ASSAJOS ÒPTICS

Estudien defectes mitjançant ampliacions majors a 15 augments. Les zones que s'estudien se suposen que son

iguals a la resta. Proporcionen informació sobre els contituents de les aleacions, mida i forma del gra, porositats,

esquerdes micrscòpiques i corrosió intergranular. S'utilitza microscopi metalogràfic.

ASSAJOS NO DESTRUCTIUSS'aplica a la peça acabada sense alterar-la, amb la finalitat de descobrir si hi ha defectes interns com: esquerdes, porositats, segregacions, etc...

- ASSAJOS MACROSCÒPICS

S'estudien les irregularitats a primera vista o ampliacions fins a 15 augments. Localitzar defectes s'utilitza algún

líquid penetrant com oli o petroli. Per descarburacions o cementacions s'utilitzen àcids que poden atacar el

material.

- ASSAJOS ÒPTICS

Estudien defectes mitjançant ampliacions majors a 15 augments. Les zones que s'estudien se suposen que son

iguals a la resta. Proporcionen informació sobre els contituents de les aleacions, mida i forma del gra, porositats,

esquerdes micrscòpiques i corrosió intergranular. S'utilitza microscopi metalogràfic.

- ASSAJOS MAGNÈTICS

Es basen en la variació de les propietats magnètiques del material

quan té algun defecte estructural.

- ASSAJOS ELÈCTRICS

Es basen en la variació de la resistència elèctrica que es produeix

en un material conductor. La R depèn de la geometria.

- ASSAJOS ULTRASÒNICS

Es basen en la diferència de transmissió dels ultrasons a través

d'un material. Quan les ones que emet un emissor troben un defecte

no es propaga i el sistema receptor la transforma en un senyal òptic o elèctric.

- ASSAJOS MAGNÈTICS

Es basen en la variació de les propietats magnètiques del material

quan té algun defecte estructural.

- ASSAJOS ELÈCTRICS

Es basen en la variació de la resistència elèctrica que es produeix

en un material conductor. La R depèn de la geometria.

- ASSAJOS ULTRASÒNICS

Es basen en la diferència de transmissió dels ultrasons a través

d'un material. Quan les ones que emet un emissor troben un defecte

no es propaga i el sistema receptor la transforma en un senyal òptic o elèctric.

- ASSAJOS AMB RAIGS X Son vibracions electromagnètiques invisibles que se propaguen a la velocidad de la lum, però amb una longitut d'ona molt curta.La proveta es recolza sobre una placa fotogràfica situada sobre una pantalla de plom que absorbeix las radiacions.Los rajos penetren en al material i llegan a la placa fotogràfica. Si no existeixen defectes i l'estructura és homogènea; la placa s'impresionarà tota igual.

- ASSAJOS AMB RAIGS GAMMA

Son vibracions electromagnètiques igual a les de raigs X però amb una longitut d'ona molt més curta. Son més

perillosos.

L'aparell és de menor dimensions i se poden aplicar a peces de gruixes més grans.

- ASSAJOS AMB RAIGS X Son vibracions electromagnètiques invisibles que se propaguen a la velocidad de la lum, però amb una longitut d'ona molt curta.La proveta es recolza sobre una placa fotogràfica situada sobre una pantalla de plom que absorbeix las radiacions.Los rajos penetren en al material i llegan a la placa fotogràfica. Si no existeixen defectes i l'estructura és homogènea; la placa s'impresionarà tota igual.

- ASSAJOS AMB RAIGS GAMMA

Son vibracions electromagnètiques igual a les de raigs X però amb una longitut d'ona molt més curta. Son més

perillosos.

L'aparell és de menor dimensions i se poden aplicar a peces de gruixes més grans.