Tabla de resistencia del metal:esto es lo que todo diseñador de productos debe saber

¿Cuál es el metal (o aleación de metal) ideal para mi proyecto?

Los diseñadores de productos comúnmente hacen esta pregunta durante la fase de desarrollo del producto. Y aunque muchos factores contribuyen al éxito de una aleación de metal para un proyecto de desarrollo de productos, las propiedades mecánicas de la aleación (como la resistencia del metal) encabezan la lista.

La resistencia del metal describe la capacidad de un metal para resistir la deformación (y la falla) bajo la acción de diferentes fuerzas (o condiciones de carga). Sin embargo, existen diferentes tipos de resistencias de metal y varias métricas por las cuales puede medirlas. Aquí, analizamos todo lo que necesita saber sobre la resistencia de los metales y las tablas de resistencia de los metales.

Comprensión de las diferentes condiciones de carga

Para comprender lo que implica la resistencia de los metales, primero debemos analizar cómo reaccionan los materiales a la carga debido a las fuerzas aplicadas o al movimiento. La Figura 1 es una ilustración de una barra típica que experimenta los diferentes tipos fundamentales de carga.

Figura 1:Tipos fundamentales de condiciones de carga

En la carga de compresión, dos fuerzas iguales tienden a empujar la barra en direcciones opuestas, lo que hace que se compacte. Al igual que la carga de compresión, la carga de tracción también presenta dos fuerzas que actúan en direcciones opuestas. Sin embargo, las fuerzas en la carga de tracción tienden a tirar de la varilla.

La carga de flexión ocurre cuando dos fuerzas (con la misma dirección) actúan sobre la varilla a una distancia. En contraste, la carga de corte presenta fuerzas aplicadas coplanares con la sección transversal de la varilla, lo que significa que actúan tangentes al eje de carga convencional.

Independientemente del tipo de carga que actúe sobre esta barra, los efectos de estas fuerzas externas en esta barra se pueden estimar utilizando dos parámetros clave:tensión y deformación.

¿Qué son el estrés y la tensión?

Diagrama de tensión de ingeniería de Von Mises de una biela de motor en un dibujo técnico

El estrés es la magnitud de una fuerza externa que actúa sobre el área de la sección transversal de un cuerpo. Por el contrario, la tensión describe la cantidad de deformación experimentada por el cuerpo en la dirección de esa fuerza.

Míralo de esta manera. Supongamos que aplica una magnitud predeterminada de fuerza de tracción en la sección transversal circular de una varilla de aluminio. En tal escenario, está sometiendo la varilla a tensión de tracción y provocando fuerzas internas entre las partículas de la varilla. Como resultado, esta fuerza interna hace que la partícula de la varilla se estire y se deforme gradualmente, lo que describe la tensión.

Suponiendo que continúe aumentando la fuerza de tracción (o tensión), notará que la cantidad de deformación aumenta hasta que el material finalmente falla o se rompe. El comportamiento de la varilla antes de fallar depende de los diferentes tipos de resistencia del metal que posea.

¿Cuáles son los tipos de fuerza?

La figura 2 es una representación gráfica que muestra cómo reaccionaría una pieza de metal ante la tensión de tracción antes de fallar.

Figura 2:Representación gráfica de tensión-deformación

1. Límite elástico

El límite elástico se refiere a la fuerza máxima que un metal puede soportar antes de la deformación plástica, lo que significa un cambio permanente en la forma del metal sin fractura.

2. Resistencia máxima a la tracción

La máxima resistencia a la tracción (también llamada resistencia a la tracción) es la máxima tensión de tracción que el metal puede soportar antes de fallar (o fracturarse). Puede evaluar la resistencia a la tracción de un metal utilizando una máquina de prueba de tracción.

La máquina de ensayo de tracción cuenta con dos mordazas en forma de cuña que sujetan firmemente una pieza de metal en ambos extremos. La máquina tira lentamente a lo largo de la pieza durante el proceso de prueba hasta que la pieza se fractura. La cantidad de fuerza de tracción (o tensión) aplicada al metal y el alargamiento se miden a lo largo de la prueba para determinar el rendimiento de la pieza de metal y la resistencia máxima a la tracción.

Figura 3:Máquina de ensayo de tracción

La Tabla 1 presenta el límite elástico y la resistencia a la tracción de diferentes metales comunes que podría estar considerando para su proyecto de desarrollo de productos. Estos valores se determinaron a partir de una serie de pruebas de tracción en diferentes metales.

Tabla 1:Tabla de resistencia del metal

Pero la resistencia de un metal no se limita a la resistencia a la fluencia y a la tracción.

Otros tipos de resistencia del metal

Resistencia a la compresión :describe el esfuerzo de compresión máximo que una pieza puede soportar antes de fallar o fracturarse. Puede evaluar la resistencia a la compresión utilizando una máquina de prueba de compresión, que es bastante similar al aparato de prueba de tracción, excepto que el aparato de prueba de compresión comprime la pieza.

Fuerza de impacto :describe la capacidad de un metal para soportar cargas bruscas repentinas sin fractura (o falla). Normalmente se expresa en términos de la cantidad de energía que el material puede absorber antes de fracturarse y se puede determinar usando la máquina de prueba de impacto.

Figura 4:Máquina de prueba de impacto

La máquina de prueba de impacto cuenta con un péndulo que golpea una pieza de metal con una fuerza predeterminada hasta que se fractura. La cantidad de energía que el metal puede resistir antes de fallar se determina como la resistencia al impacto del metal.

Resistencia al corte:describe la carga de corte máxima que un metal puede soportar antes de fallar por corte.

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Elegir un metal ideal para su componente:Gensun puede ayudar

Ahora que comprende lo que implica la resistencia del metal, estará de acuerdo en que es esencial elegir un metal capaz de soportar las diferentes condiciones de carga que experimentará su producto (o pieza). Sin embargo, además de elegir un metal ideal, también debe asegurarse de que sus piezas metálicas se mecanicen de forma exacta y precisa utilizando tecnologías de fabricación de última generación.

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