Los ensayos de flexión se llevan a cabo para obtener información sobre las propiedades de flexión de los materiales destinados al uso industrial o a la investigación y el desarrollo. En este artículo, te explicamos en qué consiste un ensayo de flexión, cómo y cuándo se realiza y su utilidad en la industria.
¿Qué es un ensayo de flexión?
Un ensayo de flexión es un método que se utiliza cuando queremos comprobar la resistencia a la flexión de los materiales, así como otras propiedades importantes en la innovación de materiales. En función del número de puntos de presión y del soporte de la muestra de ensayo, se distinguen los siguientes:
- Ensayo de flexión en 1 punto
- Ensayo de flexión en 3 puntos
- Ensayo de flexión en 4 puntos
Los ensayos de flexión se realizan con el objetivo de obtener información sobre el comportamiento de flexión del material a partir de la tensión de flexión en un eje. En el caso de los materiales frágiles, se determina así la resistencia a la flexión. En el caso de materiales dúctiles, se determina el límite de fluencia, el mayor ángulo de flexión posible y el módulo de Young, en caso de una deformación elástica.
Cómo se realiza un ensayo de flexión
En su nivel más básico, un ensayo de flexión se realiza en una máquina de ensayos universal colocando una muestra en dos yunques de soporte y doblándola mediante la aplicación de una fuerza en 1 o 2 yunques de carga para medir sus propiedades. Habitualmente, se utilizan probetas cilíndricas que se colocan en el centro del útil de control y cuyo diámetro es proporcional a la anchura de los apoyos.
El punzón de prueba se mueve hacia abajo lentamente y a una velocidad constante para cargar la muestra con una fuerza creciente hasta que se rompe o alcanza la deformación previamente determinada. La carga máxima ejercida durante el ensayo de flexión se denomina fuerza de rotura.
Los ensayos de flexión se realizan generalmente utilizando un dispositivo de flexión de 3 o 4 puntos y las variables, como la velocidad de ensayo y las dimensiones de las probetas, vienen determinadas por la normativa ISO que se utilice.
El ensayo de flexión produce un esfuerzo de tracción en el lado convexo de la probeta y un esfuerzo de compresión en el lado cóncavo. Esto crea una zona de tensión de cizallamiento a lo largo de la línea media.
Durante el ensayo, se registran los valores de la fuerza de flexión y la deformación. A continuación, toda la secuencia de la prueba se muestra en una curva de tensión-deformación y se determinan las características del material.
Tipos de materiales a los que se aplican los ensayos de resistencia a la flexión
Los ensayos de flexión se efectúan en materiales que poseen una ductilidad aceptablemente alta, normalmente metales o materiales metálicos, aunque también se aplican a cualquier material que pueda experimentar una deformación plástica como, por ejemplo, los polímeros y los plásticos. Estos materiales pueden adoptar cualquier forma factible, no obstante, cuando se utilizan en un ensayo de doblado lo más habitual es que aparezcan en forma de láminas, tiras, barras, casquillos y tubos.
Para qué se utilizan los ensayos de flexión en la industria de materiales
Si se quieren comprender varios aspectos del comportamiento de los materiales y sus propiedades, un simple ensayo de tensión o compresión uniaxial no proporciona toda la información necesaria. Sin embargo, cuando la muestra se dobla o flexiona, se somete a una compleja combinación de fuerzas que incluyen la tensión, la compresión y el cizallamiento que admite una comprensión más absoluta de las propiedades del material.
Por esta razón, los ensayos de flexión se utilizan para evaluar la reacción de los materiales ante situaciones de carga realistas. Así también, es muy común que se lleven a cabo en los análisis de ingeniería forense para evaluar el comportamiento de los materiales.
Los datos que se obtienen a partir de los ensayos de flexión son especialmente útiles cuando un material se va a utilizar como estructura de soporte. Por ejemplo, una silla de plástico tiene que dar soporte en muchas direcciones. Mientras que las patas están en compresión cuando se utiliza, el asiento tendrá que soportar las fuerzas de flexión aplicadas por la persona sentada. Los fabricantes no sólo quieren ofrecer un producto que pueda soportar las cargas previstas, sino que el material también debe volver a su forma original si se produce alguna flexión.
Uno de los usos más populares de los ensayos de flexión es en el área de las soldaduras. El propósito es asegurarse de que la soldadura se ha fusionado correctamente con el metal base y que la propia soldadura no contiene ningún defecto que pueda hacer que falle cuando experimente tensiones de flexión. La muestra de soldadura se deforma mediante una prueba de flexión guiada de manera que forme una «U» sometiendo el material de la superficie exterior a una fuerza de tracción y el material del interior a una fuerza de compresión. Si la soldadura se mantiene y no muestra signos de fractura, habrá superado la prueba y será considerada aceptable.
En conclusión, los ensayos de flexión son indispensables para garantizar el comportamiento de los materiales y el uso al que están destinados de forma óptima y eficiente. ¿No te quieres perder los avances del sector? Consulta nuestro servicio de innovación en materiales y visita las noticias de Infinitia para estar al día de las últimas novedades.