Ensayo de creep / ensayo de fluencia
El ensayo de fluencia también conocido como ensayo de creep es un método destructivo de ensayo de materiales para determinar la resistencia a largo plazo y la resistencia a las altas temperaturas de un material. Este ensayo consiste en exponer una probeta durante un período prolongado a una temperatura elevada, sometiéndola a una carga o a un esfuerzo constante de tracción. Se distingue entre dos tipos de ensayos según la duración: los ensayos a corto plazo hasta aprox. 10.000 horas y los ensayos a largo plazo a partir de aprox. 10.000 horas.
El objetivo de un ensayo de fluencia (ensayo de creep) es predecir la vida útil de un material bajo unas condiciones específicas de uso. Para realizar ensayos de fluencia o creep según diferentes los diferentes estándares y normas requeridos, ZwickRoell ofrece máquinas de ensayo de fluencia de alta precisión.
Definición de "creep" Valores característicos Resistencia a la fluencia 3 etapas del ensayo de fluencia Tipos de ensayos Formas de probeta Normas destacadas Máquinas de ensayos Preguntas frecuentes
¿Qué es la fluencia (creep)?
La fluencia es la deformación plástica progresiva que experimenta un material cuando se somete a una carga constante durante un período prolongado. Puede producirse incluso bajo cargas reducidas y temperaturas elevadas durante un largo periodo de tiempo, hasta provocar una deformación permanente de materiales, por ejemplo, metal, cerámica, plástico, etc.
Los siguientes factores influyen significativamente en la fluencia:
- la magnitud de la carga aplicada,
- el nivel de la temperatura y
- la duración de la carga
¿Qué valores característicos se determinan en un ensayo de fluencia (ensayo de creep)?
- Tiempo hasta rotura de la probeta
- Deformación permanente
- Deformación en tiempo hasta la rotura
- Estricción en el momento de rotura
- Límite de fluencia en tiempo
- Límite de deformación en tiempo
- Módulo de fluencia (relación entre la tensión aplicada y la deformación en función del tiempo bajo carga)
- Resistencia a la fluencia
- Deformación por fluencia
- Tensión de relajación
¿Qué es la resistencia a la fluencia (resistencia creep)?
La resistencia a la fluencia es un valor que permite predecir la vida útil de un material bajo unas condiciones específicas de uso. Indica la tensión mecánica que, a una temperatura constante, provoca el fallo del material al cabo de un período determinado. Se determina mediante ensayos de fluencia y es un parámetro clave en aquellas aplicaciones donde los materiales están sometidos a altas temperaturas y cargas prolongadas. Por ejemplo, en la industria aeroespacial y piezas de motor, los componentes deben mantener su forma y funcionalidad, incluso bajo altas temperaturas y cargas mecánicas. Una vez que los componentes han sufrido una deformación por fluencia, no recuperarán su forma original incluso después de retirar la carga. Con el tiempo, una carga excesiva prolongada del material, además de generar grietas puede llegar a provocar la rotura del material.
Las tres fases del ensayo de fluencia
El ensayo de fluencia o creep se divide en tres etapas: la primaria, la secundaria y la terciaria. Estas curvas de fluencia proporcionan información sobre el comportamiento de la fluencia a lo largo de un determinado período de tiempo.
En la fluencia primaria, la resistencia mecánica del material aumenta debido a la deformación plástica inicial y, a continuación, la velocidad de fluencia disminuye progresivamente.
A medida que avanza el alargamiento y la duración del ensayo, se alcanza un equilibrio gradualmente entre el endurecimiento y el ablandamiento. Esta etapa se caracteriza por una velocidad de fluencia constante y se denomina fluencia secundaria.
Durante la fluencia terciaria, la velocidad de fluencia aumenta significativamente debido a los daños del material y finaliza con la rotura de la probeta. La fluencia terciaria representa solo un pequeño porcentaje de la vida útil del material , mientras que la fluencia secundaria ocupa la mayor parte de la vida útil total.
Resumen de los ensayos más frecuentes
Ensayo de creep / ensayo de fluencia
Modelado de deformación
Ensayo de relajación
Ensayo de propagación de grieta
Ensayo de fatiga por fluencia (CF)
Ensayo de propagación de grieta por fatiga con fluencia (CFCG)
Ensayo de fatiga termomecánica (TMF)
Probetas comunes
- Probeta redonda con cabeza roscada
- Probeta redonda con cabeza roscada y cuchillas de medición
- Probeta redonda entallada con cabeza roscada
- Probeta plana con cabeza redonda y orificio
- Probeta plana con cabeza redonda y cuchillas de medición
- Probetas de segmentos de tuberías
- Probeta CT
Normas destacadas para ensayos de fluencia en metal
Los requisitos y la realización de ensayos de fluencia se especifican en una serie de normas ISO y normas ASTM del sector del metal y el plástico.
- ISO 204 Materiales metálicos: Ensayo de fluencia uniaxial en tracción para materiales metálicos
- ASTM E139 Standard Test Methods for Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-Rupture Tests of Metallic Materials
- EN 2002-005 Método de ensayo para materiales metálicos - Parte 005: Ensayo de creep y fluencia bajo carga de tracción constante
- ASTM E328 Standard Test Methods for Stress Relaxation for Materials and Structures
- ISO 15630-3 Steel for the reinforcement and prestressing of concrete - Test methods
- ASTM G129 Standard Practice for Slow Strain Rate Testing to Evaluate the Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking
- ASTM F519 Standard Test Method for Mechanical Hydrogen Embrittlement Evaluation of Plating/Coating Processes and Service Environments
- ASTM F1624 Standard Test Method for Measurement of Hydrogen Embrittlement Threshold in Steel by the Incremental Step Loading Technique
- ASTM E1457 Standard Test Method for Measurement of Creep Crack Growth Times in Metals
- ASTM E2760 Standard Test Method for Creep-Fatigue Crack Growth Testing
- ASTM E647 Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates
- ASTM E2714 Standard Test Method for Creep-Fatigue Testing
- ASTM E606 Standard Test Method for Strain-Controlled Fatigue Testing
- ISO 12106 Metallic materials - Fatigue testing - Axial-strain-controlled method
- Validated Code-of-Practice for Strain-Controlled Thermo-Mechanical Fatigue Testing
- ISO 12111 Metallic materials - Fatigue testing - Strain-controlled thermomechanical fatigue testing method
- ASTM E2368 Standard Practice for Strain Controlled Thermomechanical Fatigue Testing
Normas destacadas para ensayos de fluencia en plásticos
- ISO 899-1 Determinación del comportamiento en fluencia - Parte 1: Ensayo de fluencia en tracción
- ISO 899-2 Determinación del comportamiento en fluencia - Parte 2: Ensayo de fluencia en flexión en tres puntos
- ASTM D2990 Standard Test Methods for Tensile, Compressive and Flexural Creep and Creep-Rupture of Plastics
- ISO 16770 Plastics - Determination of environmental stress cracking (ESC) of polyethylene - Full-notch creep test (FNCT)
- ISO 3384-1 Rubber, vulcanized or thermoplastic - Determination of stress relaxation in compression
Preguntas frecuentes sobre el ensayo de creep / ensayo de fluencia
El ensayo de fluencia también conocido como ensayo de creep es un método destructivo de ensayo de materiales para determinar la resistencia a largo plazo y la resistencia a las altas temperaturas de un material. Este ensayo consiste en exponer una probeta durante un período prolongado a una temperatura elevada, sometiéndola a una carga o a un esfuerzo constante de tracción.
El objetivo de un ensayo de fluencia (ensayo de creep) es predecir la vida útil de un material bajo unas condiciones específicas de uso.
En el ensayo de fluencia, se expone una probeta durante un período prolongado a una temperatura elevada, sometiéndola a una carga o a un esfuerzo constante de tracción. Se distingue entre dos tipos de ensayos según la duración: los ensayos a corto plazo hasta aprox. 10.000 horas y los ensayos a largo plazo a partir de aprox. 10.000 horas.
Para realizarlos, se emplean máquinas de ensayos de fluencia. Los ejes de ensayo están equipados con mordazas que permiten sujetar las probetas de tracción para que no resbalen. Existen varios sistemas de calefacción para simular las distintas temperaturas ambiente, en función de los requisitos y del ensayo.
Los requisitos y la realización de ensayos de fluencia se especifican en una serie de normas ISO y normas ASTM del sector del metal y el plástico.
La fluencia es la deformación plástica progresiva que experimenta un material cuando se somete a una carga constante durante un período prolongado. Puede producirse incluso bajo cargas reducidas y temperaturas elevadas durante un largo periodo de tiempo, hasta provocar una deformación permanente del material, por ejemplo, metal, cerámica, plástico, etc.
Factores clave:
- la magnitud de la carga aplicada,
- el nivel de la temperatura y
- la duración de la carga
