Aluminio |
Propiedades resistentes a temperaturas elevadas
Al aumentar la temperatura, disminuyen la resistencia a la tracción, el límite elástico y la dureza, en tanto que, en general, aumenta el alargamiento de rotura y la estricción de rotura. El factor tiempo juega un papel esencial en la determinación de valores de resistencia para altas temperaturas. Esta influencia se exterioriza de dos maneras: Cambios de estado Bajo la influencia de temperaturas elevadas se pueden producir modificaciones permanentes en la estructura de los materiales que han experimentado endurecimineto por deformación en frío, estas traen consigo una disminución de la resitencia mecánica. Procesos de fluencia A temperaturas
elevadas el material puede experimentar deformaciones lentas bajo la acción
de cargas en reposo, aumentando la velocidad en el cambio de forma con el
incremento de la temperatura y de la tensión. Al mismo tiempo pueden
surgir tensiones por debajo de la reistencia a la tracción o del límite
elástico 0,2%. Características de resistencia a bajas temperaturas El comportamiento de los metales a bajas
temperaturas depende fundamentalmente de la estructura de su red
cristalina. El aluminio con su red FCC ( ó CCC ) tiene la misma
estructura que el cobre, el níquel o los aceros austeníticos, por eso no
se presentan nunca en las
aleaciones de aluminio a temperaturas bajas las complicaciones ( rápido
descenso de la resiliencia, entre otras ) que tienen lugar en los metales
BCC, sobretodo en los aceros ferríticos. En las dos primeras figuras se representan la variación de la resistencia a la tracción, del límite 0,2% y del alargamiento de rotura del aluminio puro a bajas temperaturas. En las siguientes tres figuras se representa la influencia de la temperatura hasta -196 C, sobre las propiedades resistentes de algunas aleaciones AlMg y AlMgMn en estado blando.
Resistencia a la fatiga La fatiga depende de una serie de factores. Además de la
composición, estado y procedimiento de obtención del material, hay que
considerar la clase y frecuencia de las solicitaciones y, especialmente,
la configuración de los elementos constructivos ( distribución de
fuerzas, tensiones máximas, superficie ). La denominación "resistencia
a la fatiga" se utiliza como concepto genérico para todos los casos
de solicitud alternativas. Para el aluminio el límite
de ciclos de carga está fijado en 10. Los ensayos se hacen casi siempre
con 5 10 ciclos. Los resultados de los ensayos de fatiga alternativa
presentan siempre una dispersión que no se disminuye aunque se utilicen métodos
más precisos de medición. Se deben, principalmente, a contingencias
casuales que intervienen al originarse la primera fisura y prosiguen en
las fases iniciales de su expansión. Influencia del
material. La resistencia a la fatiga se aumenta mediante la formación de
soluciones cristalinas, la conformación en frío y el endurecimiento. En
las aleaciones de aluminio para laminación y forja existe una clara
diferencia entre las no endurecibles y las endurecibles. Influencia de la
solicitación. Al juzgar los valores de la resistencia a la fatiga se ha
de tener en cuenta el tipo de solicitación ( tracción, compresión,
flexión alternativa o rotativa )y, ante todo, la posición de la tensión
media o la relación de tensiones respectivamente. Además, se ha de
observar atentamente si se da la amplitud de resistencia a la fatiga o a
la máxima tensión superior. Además de los
anteriores factores, también influyen en la resistencia a la fatiga, los
máximos de tensión o efectos de entalladura, el estado superficial y del
ambiente, la soldadura y la temperatura.
Mecánica de la rotura. Tenacidad El comportamiento en cuanto a la resistencia a
la rotura de un material es importante. En los elementos de construcción
se presupone que existen siempre fisuras de un determinado tamaño y que
se dimensionan los elementos de tal modo que estas fisuras no sobrepasan
una magnitud crítica , dentro de un período de vida previsto y sobre
todo, que no aumenten de modo inestable. La carga puede ser monotona estática
u oscilante. También se puede tener en cuenta la carga de fluencia ( método
más apropiado para los materiales de aluminio ) o las grietas de corrosión
bajo tensión. El valor característico
utilizado con más frecuencia es el de la tenacidad a las fisuras K ,
definido para el estado de tensiones uniforme como la concentración de
tensiones crítica en la punta de la fisura, que ocasiona la continuación
del crecimiento de la misma. Los valores altos de K significan alta
tenacidad, siendo favorables, cuando también son elevados los valores de
resistencia a la tracción y el límite elástico. Entre los valores de resistencia habituales obtenidos del ensayo de tracción y la tenacidad a las fisuras no existe, en general, ninguna dependencia. Desde el punto de vista cualitativo, la tenacidad alas fisuras desciende al aumentar la resistencia. El objetivo de la investigación de los materiales es desarrollar los que tengan más resistencia y al mismo tiempo mayor tenacidad a la rotura. Resistencia al desgaste La resistencia a la abrasión o al desgaste de los
materiales de aluminio es particularmente baja en el rozamiento en seco.
No existe relación entre dureza y resistencia mecánica por un lado y
resistencia a la abrasión por el otro. Los materiales de
aluminio sometidos a rozamiento, en determinadas circunstancias de
funcionamiento, muestran un comportamiento aceptable como prueban las
numerosas aplicaciones que tienen en cojinetes de fricción y émbolos.
Debe mencionarse también que el desgaste se puede reducir drásticamente
por un tratamiento superficial apropiado. |