El ABC de la soldadura por arco

Límite de Elasticidad y el 0.2% de Límite Elástico Convencional

La prueba de tracción puede revelar varias propiedades de ingeniería importantes de los materiales. Estas propiedades son la resistencia (límite de elasticidad, límite elástico convencional, y resistencia a la tracción) y ductilidad (elongación y reducción de área). La resistencia y ductilidad de los metales se obtienen generalmente a partir de una prueba de tracción uniaxial simple en la que una muestra mecanizada se somete a una carga cada vez mayor. La tensión (carga dividida por el área de la sección transversal original, N/mm2 o MPa) puede ser trazada contra la deformación (alargamiento dividido por la longitud de referencia original, %), como se muestra en la Fig. 1.

Figure 1: Stress-strain curves for mild steel and low and high alloy steel

Fig. 1: Curvas de tensión-deformación para aceros suaves y aceros de baja y alta aleación

La curva de tensión-deformación puede variar en configuración con las propiedades del metal a prueba y la temperatura de prueba. La curva de tensión-deformación del acero suave a temperatura ambiente, como se puede observar en la Fig. 1(a), muestra el punto en el cual se produce una elongación y deformación plástica, sin aumento de carga. Este punto específico se denomina "límite de elasticidad (o límite de elasticidad superior)."

Por el contrario, la curva de tensión-deformación de aceros de baja aleación (por ejemplo, aceros de alta resistencia y aceros resistentes al calor) y aceros de alta aleación (aceros inoxidables, por ejemplo) no exhiben un límite de elasticidad, pero sí producen una curva suave como se muestra en la Fig. 1 (b). En este caso, la tensión necesaria para producir una cantidad offset (deformación plástica) de desplazamiento de 0.2% se utiliza generalmente para la resistencia estándar equivalente al límite de elasticidad, el cual se llama "límite elástico convencional de 0.2%" o "prueba de resistencia de 0.2%." Normalmente se refiere a ambos “límite elástico” y “límite elástico convencional de 0.2%”, simplemente como “límite de elasticidad.”

En la Fig. 1(b), la porción sólida y recta (la línea de módulo recto) de la Línea A-A’ traza la elongación de la muestra sobre la longitud de referencia original con un incremento de tensión. Esta proporcionalidad lineal entre la tensión y la deformación representa el módulo de Young (módulo de elasticidad) para el metal a prueba. Si la carga en esta muestra de tensión es retirada en cualquier punto a lo largo de la línea recta del módulo, la longitud de la muestra volverá a su dimensión original; por lo cual la elasticidad absoluta es demostrada por el metal. Note el punto B en el eje de deformación, y trace una línea desde allí hasta el Punto B’, paralela a la línea A-A’. El punto C, donde la línea de offset de 0.2% (BB’) intercepta la curva de tensión-deformación, se encuentra el límite elástico convencional de 0.2%.

Para el metal de soldadura, la característica de elasticidad es similar a la de los materiales de acero mencionados anteriormente. Es decir, los metales de relleno para aceros suaves (E6019 y E6013) muestran el límite de elasticidad en la curva de tensión-deformación del metal de soldadura, mientras que los metales de relleno de alta resistencia, resistentes al calor, y de acero inoxidable, no presentan un límite de elasticidad en las curvas tensión-deformación. Por lo tanto, en este último caso, el límite elástico convencional de 0.2% es utilizado como se muestra por los datos de marcas individuales en el Manual de Soldadura de Kobelco.

En el diseño de edificios y puentes de acero, el límite de elasticidad es utilizado para la resistencia estándar con el fin de desarrollar la tensión permitida de acuerdo con el factor de seguridad especificado. En el caso de los recipientes a presión, la tensión permitida se desarrolla con base en el límite de elasticidad así como en la resistencia a la tracción de acuerdo con las condiciones de servicio.


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