Explicación del alargamiento:definición, cálculo y significado en ingeniería de materiales

El alargamiento es la tendencia medible de un material a estirarse cuando está bajo tensión. Los ingenieros utilizan un procedimiento de prueba estandarizado y una muestra de prueba en forma de mancuerna para evaluar el comportamiento de alargamiento característico de un material determinado. El alargamiento de la muestra se expresa como porcentaje:su aumento de longitud se divide por la longitud original y se multiplica por 100 para calcular este valor. 

El alargamiento es importante porque es una medida de la ductilidad de un material:su capacidad para deformarse sin romperse. Esta es una medida clave en los materiales imprimibles en 3D, ya que es relevante para la durabilidad práctica de los componentes impresos en 3D en aplicaciones del mundo real. Este artículo definirá el alargamiento, su importancia y cómo calcularlo.

¿Qué significa el alargamiento?

El alargamiento es la cantidad que un material se alarga permanentemente cuando experimenta una fuerza de tracción (deformación). Es una medida numérica de la ductilidad del material:con qué facilidad se deforma bajo tensión. Se mide según condiciones controladas muy específicas para que los valores de elongación puedan compararse cuantitativamente entre materiales.

El alargamiento se mide específicamente utilizando una forma estandarizada de material de muestra, sobre el que luego actúa una fuerza de tracción conocida. La longitud que se alarga la muestra de material se mide hasta que la fuerza es lo suficientemente grande como para romper la muestra.

¿Qué es el alargamiento en la física de la deformación?

El alargamiento en términos de la física de la deformación es una medida de cuánto se alarga un elemento cuando se somete a una tensión de tracción. Se expresa como una relación entre la nueva longitud y su longitud original.

¿Qué es el alargamiento en astronomía?

El alargamiento en astronomía es una medida de la separación angular entre un cuerpo del sistema solar y el sol cuando se ve desde la Tierra. Describe la posición relativa de los planetas y otros cuerpos celestes en el sistema solar, en comparación con la Tierra y el Sol.

¿Qué es el alargamiento en geometría?

El alargamiento en geometría se refiere al estiramiento de una forma geométrica a lo largo de uno o más ejes. Por ejemplo, en un plano bidimensional, si un cuadrado se alargara a lo largo de un eje, se convertiría en un rectángulo. En un espacio tridimensional, si un cubo se alargara a lo largo de un solo eje, se convertiría en un prisma rectangular. Este concepto es importante en transformaciones geométricas.

¿Qué es el alargamiento en la física del plasma?

El alargamiento en la física del plasma se refiere a la forma de un plasma de fusión. Se puede dar forma a una nube de plasma, y ​​el alargamiento de una forma particular se define como la relación entre la longitud de la nube en su eje más largo y la longitud de su eje más corto. El alargamiento es un factor importante ya que las nubes de plasma más alargadas tienden a ser menos estables y más difíciles de confinar.

¿Qué es el alargamiento en biología?

El alargamiento en biología es parte del proceso de traducción del ADN, donde las proteínas se construyen a partir de ARN que se ha transcrito a partir del ADN. Más específicamente, el alargamiento es la segunda fase de la traducción y ocurre entre el inicio y la terminación del proceso. El alargamiento se refiere al alargamiento de la cadena de aminoácidos durante la traducción.

¿Cómo calcular el alargamiento de un material?

El alargamiento de un material se calcula según estándares de prueba internacionales. El estándar más común para calcular el alargamiento es ASTM D412. Especifica la forma de la muestra de material que se utilizará. La forma se llama mancuerna, ya que es aproximadamente oblonga pero con extremos más anchos (para agarrar) y una tira más delgada en el medio, que se alargará cuando se tire.

La muestra de material es agarrada por una máquina de prueba y se aplica a la mancuerna una fuerza de tracción (tensión) que aumenta constantemente. La máquina de prueba mide cómo aumenta la longitud de la muestra al aumentar la tensión. Estos datos se plasman en un gráfico. El alargamiento se calcula como la cantidad que aumentó la longitud del material, dividida por su longitud original. Esto se expresa como un porcentaje. 

¿Cuál es la fórmula del alargamiento?

La fórmula para el alargamiento es la deformación (aumento de longitud) de una muestra dividida por la longitud original de la muestra, multiplicada por 100 (para convertir a porcentaje).

Porcentaje de alargamiento =100 x ((Longitud final - Longitud original) / Longitud original)

O escrito usando símbolos: 

Porcentaje de alargamiento =ɛ =(ΔL/L) x 100

¿Cuál es la unidad de alargamiento?

El alargamiento se informa como porcentaje, por lo que técnicamente no tiene una unidad. Esto se debe a que el alargamiento de un material es una relación del cambio de longitud del material cuando se rompe hasta la longitud original de la muestra. La proporción se convierte a un porcentaje.

¿Cuál es el símbolo del alargamiento?

El símbolo del alargamiento es la letra griega minúscula ε (épsilon). 

¿Cuál es la importancia del alargamiento?

El conocimiento del alargamiento es importante para poder comprender cuánto se deformará un material bajo tensión. Se puede utilizar como medida de ductilidad. Es importante conocer la deformación y ductilidad de un material para aplicaciones donde se espera cierta deformación, como en barreras protectoras. Por el contrario, el alargamiento es un factor importante al diseñar piezas como bisagras de puertas que pueden aceptar muy poca deformación bajo tensión.

¿Qué es el alargamiento en la impresión 3D?

El alargamiento en la impresión 3D es la cantidad de deformación que un material impreso en 3D puede soportar antes de romperse. Es una indicación de cuán duradero será un artículo impreso en 3D. La creciente popularidad de la impresión 3D ha puesto de relieve la escasa resistencia mecánica de muchos materiales y tecnologías imprimibles (como FDM o resina).

¿Es el alargamiento una medida importante en los materiales de impresión 3D?

Sí, el alargamiento es una consideración importante a la hora de elegir materiales de impresión 3D, ya que proporciona información sobre cuánto puede deformarse el material sin romperse. Las propiedades físicas de los materiales que los componen dictan la utilidad de los componentes impresos en 3D. Muchos artículos deben ser duraderos para que sean prácticos en circunstancias del mundo real. 

¿Existe algún dispositivo que se utilice para medir el alargamiento de los materiales?

Sí, existen dispositivos especialmente diseñados para medir el alargamiento de materiales según estándares internacionales como ASTM D412. Estos sistemas de prueba tienen una serie de componentes, cada uno de los cuales está destinado a determinadas pruebas de materiales. 

En primer lugar, el dispositivo tiene empuñaduras que sujetan cada extremo de la muestra de material con mancuernas. En segundo lugar, el sistema de prueba utiliza un dispositivo de medición llamado extensómetro para medir el cambio en la longitud de la muestra a medida que se aplica una tensión creciente. También es posible utilizar máquinas que incluyan cámaras ambientales. Al encerrar las empuñaduras, la muestra de material y el extensómetro, controlan las condiciones ambientales (como la temperatura) para realizar pruebas en condiciones muy específicas.

Varios proveedores especializados fabrican estos sistemas de prueba para venderlos a cualquier organización que necesite realizar pruebas periódicas de acuerdo con estándares como ASTM D412.

¿Cuáles son los diferentes tipos de medición de alargamiento?

Los diferentes tipos de medidas de alargamiento son los siguientes: 

1. Ductilidad

La ductilidad es la capacidad que tiene un material de deformarse sin romperse. Los materiales que no son dúctiles se denominan frágiles:se deforman muy poco antes de romperse. La ductilidad de un material se puede inferir mediante varias mediciones; la más común es el porcentaje de alargamiento, pero la reducción del área y las pruebas de ahuecamiento también pueden ser importantes.

2. Elongación de rotura

El alargamiento de rotura es el alargamiento medido de una muestra de material en el punto en el que se rompe. Se aplica una tensión de tracción a la muestra de material, lo que hace que se alargue. A medida que esta tensión aumenta, el estiramiento del material será primero elástico (puede volver a su posición original cuando se libera la tensión) y luego plástico (deformación permanente). Si la tensión continúa aplicándose después de que se produce el alargamiento plástico, el material eventualmente se romperá. La longitud en este punto es el alargamiento de rotura, que a menudo se expresa como un porcentaje de alargamiento en comparación con la longitud original.

¿Qué es el porcentaje de elongación?

El porcentaje de alargamiento es el porcentaje que un material se estira más allá de su longitud original antes de romperse. El alargamiento se mide como el cambio de longitud en una muestra de material, dividido por su longitud original, multiplicado por 100 para convertirlo en porcentaje.

¿Cómo calcular el porcentaje de alargamiento?

El porcentaje de elongación se calcula utilizando datos de un sistema de prueba. Primero, el material que se va a probar se moldea o mecaniza para darle una forma de mancuerna específica de acuerdo con la norma internacional ASTM D412.

En segundo lugar, la pesa de material se sujeta a la máquina de prueba y se aplica una fuerza de tracción (estiramiento). Un extensómetro mide el aumento de longitud dentro de la sección delgada de la mancuerna. Esta relación entre longitud y resistencia a la tracción se puede representar en un gráfico simple. La prueba finaliza cuando la mancuerna se rompe.

Finalmente, a partir de estos datos se calcula el porcentaje de elongación. El cambio en la longitud total dividido por la longitud inicial multiplicado por 100 da el porcentaje de alargamiento.