Límite elástico. Resistencia a tracción. Alargamiento. Tenacidad. El vocabulario del ingeniero.
Glosario de propiedades de materiales para ingenieros: límite elástico, resistencia a tracción, alargamiento, tenacidad, fatiga y módulo. Definiciones normalizadas para el cálculo de diseño.
Glosario de propiedades de materiales
En el límite elástico empieza la deformación permanente; en el de rotura, la pieza se parte. Se diseña normalmente al primero, con un coeficiente de seguridad de 1,5 a 3. Los materiales frágiles se rompen directamente en el segundo.
Principios clave.
Inicio de la deformación permanente
La tensión a la que empieza la deformación permanente. En casi todas las aplicaciones es el límite de diseño.
Tensión máxima
La tensión máxima antes de romper, siempre por encima del límite elástico. Los materiales frágiles se rompen justo ahí.
% de alargamiento antes de romper
Una medida de la ductilidad. El acero da del 20 al 30 %, el aluminio del 8 al 15 % y los materiales frágiles menos del 5 %.
Rigidez
Relación entre tensión y deformación. El acero da 200 GPa, el aluminio 69 y los plásticos de 1 a 4.
Contracción lateral
Relación entre la deformación transversal y la axial. En casi todos los metales vale 0,3; en el caucho, cerca de 0,5.
Carga cíclica
La tensión por debajo de la cual se aguantan infinitos ciclos. En el acero ronda el 50 % de la resistencia a tracción; el aluminio no tiene un límite verdadero.
Tenacidad
La energía absorbida al romperse por impacto. Indica cuánta ductilidad queda bajo choque.
Resistencia a deformarse en superficie
Resistencia a la penetración. Guarda una relación laxa con la resistencia mecánica.
Variación dimensional por cada °C
Acero 12, aluminio 23 y plásticos de 80 a 200 µm/m·°C.
Preguntas frecuentes
En el límite elástico empieza la deformación permanente; en el de rotura, la pieza se parte. Se diseña normalmente al primero, con un coeficiente de seguridad de 1,5 a 3. Los materiales frágiles se rompen directamente en el segundo.
Rotura del material bajo carga cíclica repetida, a tensiones por debajo del límite elástico estático. Es crítica en piezas que acumulan ciclos: motores, muelles, rodamientos.
El módulo es rigidez, es decir cuánto flecha por unidad de carga. La resistencia es el punto de rotura. Un material de módulo alto apenas se dobla; uno de resistencia alta aguanta hasta cargas muy grandes.
Si las piezas que encajan dilatan de forma distinta, aparecen tensiones térmicas y las cotas se van con la temperatura. En instrumentos de precisión y óptica esto es crítico.
Se clava un penetrador en la superficie y se mide la resistencia. Hay varias escalas —Rockwell, Brinell, Vickers, Shore— y cada una cubre su rango.
La tenacidad es la energía que cuesta romper la pieza, es decir el área bajo la curva tensión-deformación. Mucha resistencia y mucha ductilidad dan mucha tenacidad; los materiales frágiles tienen poca.
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