Para finalizar el material de un producto o aplicación de ingeniería, ¿es importante entender la propiedades mecánicas del material. El propiedades mecánicas de un material son los que afectan a la fuerza mecánica y la capacidad de un material para ser moldeado en forma adecuada. Algunas de las propiedades mecánicas típicas de un material incluyen:
- Fuerza
- Resistencia
- Dureza
- Endurecimiento
- Fragilidad
- Maleabilidad
- Ductilidad
- Creep and Slip (deslizamiento y resbalón)
- Resistencia
- Fatiga
Fuerza
Es la propiedad de un material que se opone a la deformación o ruptura del material en presencia de fuerzas o cargas externas. Los materiales que finalizamos para nuestros productos de ingeniería, deben tener una resistencia mecánica adecuada para ser capaces de trabajar bajo diferentes fuerzas o cargas mecánicas.
Resistencia
Es la capacidad de un material de absorber la energía y se deforma plásticamente sin fracturarse. Su valor numérico está determinado por la cantidad de energía por unidad de volumen. Su unidad es Joule/m3. El valor de la resistencia de un material puede determinarse por las características de tensión-deformación de un material. Para una buena resistencia, los materiales deben tener una buena fuerza así como ductilidad.
Por ejemplo: los materiales frágiles, que tienen buena resistencia pero una ductilidad limitada no son lo suficientemente resistentes. Por el contrario, los materiales que tienen buena ductilidad pero poca resistencia tampoco son lo suficientemente resistentes. Por lo tanto, para ser resistente, un material debe ser capaz de soportar tanto un alto estrés como una tensión.
Dureza
Es la capacidad de un material de resistir a un cambio de forma permanente debido a la tensión externa. Hay varias medidas de dureza: dureza de rascado, dureza de indentación y dureza de rebote.
- Dureza de los arañazos
La dureza de los arañazos es la capacidad de los materiales para oponer los arañazos a la capa superficial exterior debido a la fuerza externa. - Dureza de la indentación
Es la capacidad de los materiales para oponerse a la abolladura debido al golpe de los objetos externos duros y afilados. - Dureza de rebote
La dureza de rebote también se llama dureza dinámica. Se determina por la altura de rebote de un martillo con punta de diamante que se deja caer desde una altura fija sobre el material.
Endurecimiento
Es la capacidad de un material de alcanzar la dureza mediante un tratamiento térmico. Está determinado por la profundidad hasta la cual el material se endurece. El Unidad del SI de endurecimiento es de metro (similar a la longitud). La templabilidad del material es inversamente proporcional a la soldabilidad del material.
Fragilidad
La fragilidad de un material indica la facilidad con la que se fractura cuando se somete a una fuerza o carga. Cuando un material quebradizo es sometido a un esfuerzo, observa muy poca energía y se fractura sin un esfuerzo significativo. La fragilidad es lo contrario de la ductilidad del material. La fragilidad del material depende de la temperatura. Algunos metales que son dúctiles a temperatura normal se vuelven quebradizos a baja temperatura.
Maleabilidad
La maleabilidad es una propiedad de los materiales sólidos que indica la facilidad con la que un material se deforma bajo tensión de compresión. La maleabilidad se suele categorizar por la capacidad del material de formarse en forma de una lámina delgada mediante martilleo o laminación. Esta propiedad mecánica es un aspecto de la plasticidad del material. La maleabilidad del material depende de la temperatura. Con el aumento de la temperatura, la maleabilidad del material aumenta.
Ductilidad
La ductilidad es una propiedad de un material sólido que indica la facilidad con la que un material se deforma bajo tensión. La ductilidad a menudo es categorizada por la habilidad del material de ser estirado en un alambre por medio de tirar o dibujar. Esta propiedad mecánica también es un aspecto de la plasticidad del material y depende de la temperatura. Con el aumento de la temperatura, la ductilidad del material aumenta.
Creep and Slip (deslizamiento y resbalón)
La fluencia es la propiedad de un material que indica la tendencia del material a moverse lentamente y a deformarse permanentemente bajo la influencia de la tensión mecánica externa. Resulta debido a la larga exposición a grandes tensiones mecánicas externas con un límite de rendimiento. La fluencia es más severa en materiales que están sujetos a calor durante mucho tiempo. El deslizamiento en el material es un plano con alta densidad de átomos.
Resistencia
La resiliencia es la capacidad del material de absorber la energía cuando se deforma de forma elástica mediante la aplicación de tensión y liberar la energía cuando se elimina la tensión. La resiliencia de prueba se define como la máxima energía que puede ser absorbida sin deformación permanente. El módulo de resiliencia se define como la máxima energía que puede ser absorbida por unidad de volumen sin deformación permanente. Puede determinarse integrando la cura de tensión-deformación desde cero hasta el límite elástico. Su unidad es joule/m3.
Fatiga
La fatiga es el debilitamiento del material causado por la carga repetida del material. Cuando un material se somete a una carga cíclica, y la carga es superior a cierto valor umbral pero muy inferior a la resistencia del material (límite de resistencia a la tracción final o límite de tensión de fluencia), empiezan a formarse grietas microscópicas en las fronteras de los granos y en las interfaces. Eventualmente la grieta alcanza un tamaño crítico. Esta grieta se propaga repentinamente y la estructura se fractura. La forma de la estructura afecta mucho a la fatiga. Los agujeros cuadrados y las esquinas afiladas conducen a elevadas tensiones donde se inicia la grieta de fatiga.
