2.-Els assaigs de materials

2.1.-Què són?

Els assaigs de materials són proves experimentals que tenen com a objectiu determinar les propietats d'un material. A més a més, gràcies als assaigs podrem:

1. Determinar la influència de la composició química i els tractaments que ha rebut un material.
2. Predir el comportament del material en circumstàncies extremes.
3. Identificar les possibles causes de l'hipotètic trencament o deformació dels materials d'una estructura.
4. Identificar els materials ideals per a usos concrets.

2.2.-Àmbits d'aplicació

Els assaigs de materials són proves imprescindibles per tal de dur a terme projectes tecnològics a l'hora de determinar les característiques del material escollit per a l'ocasió.

2.3.-Tipus d'assaigs

NOTA: Les provetes: Les provetes són mostres dels materials que es volen analitzar. Cal dir que cadascuna té unes dimensions i una forma normalitzada i s'adapta al tipus d'assaig a realitzar.

Diferents tipus de provetes

Els assaigs de materials es poden classificar de la següent manera:

Assaigs de característiques

• Químics: l'objectiu d'aquests assaigs és mesurar alguna propietat química d'un material. Trobem diferents exemples d'aquests tipus d'assaigs. Per exemple assaigs relatius al pH, la conductivitat, el punt d'inflamació, el grau d'humitat, les concentracions de determinades substàncies, la toxicitat, etc. 

• D'estructures:

De cristalls: s'ocupen d'analitzar l'estructura cristal·lina de determinats materials mitjançant el seu anàlisi amb un microscopi electrònic.

Microscopi electrònic

Microscòpics: s'utilitzen per al control de qualitat d'un material, i es fonamenten en l'anàlisi de l'estructura del mateix a nivell microscòpic. L'assaig consta de 5 fases: selecció i extracció d'una mostra, muntatge, desbast, poliment i observació.

Macroscòpics: s'utilitzen per analitzar els porus, esquerdes superficials, uniformitat de l'estructura, etc. Consta de 3 etapes: obtenció de la mostra, preparació de la superfície a observar i observació.

• Tèrmics:

Punt de fusió: símplement analitza a quina temperatura passa un material sòlid a líquid en unes condicions determinades.

Assaig del punt de fusió

Punt crític: analitzen quina és la temperatura per sobre de la qual un gas immiscible no pot ser liquat per compressió.

Assaigs destructius: de propietats mecàniques

• Estàtics:

De dureses:

• Duresa al ratllat:
• Duresa a la penetració:
• Duresa elàstica:
• Duresa pendular:

De tracció: analitza un material davant un esforç de tracció progressiu fins al moment en què es trenca. La proveta utilitzada se sotmetrà a un esforç que provocarà que augmenti la seva longitud i disminueixi la seva secció (estricció).
La màquina que dugui a terme aquest assaig ha de ser capaç de:

1. Arribar a la força suficient per fracturar la proveta
2. Controlar la velocitat de l'augment de forces.
3. Registrar les forces que s'apliquen i l'allargament que es produeix a la proveta.

Màquina destinada a l'assaig de tracció

Fórmules:

σ=F/S0

ε=ΔL/L0

E=σ/ε

S0=secció inicial de la proveta

F=força

σ=pressió

ε=allargament unitari

L0=longitud inicial

ΔL=allargament

E=mòdul d'elasticitat

Esquema d'una proveta durant un assaig de tracció

Exemple de gràfica F-ΔL

De compressió: estudia el comportament d'un material davant un esforç progressiu de compressió fins que es trenca.

De cisallament: estudia el comportament d'un material quan és sotmès a un esforç progressiu de cisallament (dues forces de mateixa direcció però de sentit contrari que s'apliquen molt a prop l'una de l'altre, un exemple seria unes tisores tallant paper) fins que es trenca.

De flexió: Estudia el comportament d'un material sostingut pels seus dos extrems quan és sotmès a una força aplicada a un punt mig. La deformació resultant s'anomena fletxa.

De vinclament: analitza el comportament d'un material durant un esforç progressiu de compressió fins arribar a una flexió lateral o algun tipus de deformació.

De fluència:

• Dinàmics:

De resistència al xoc: per tal de realitzar aquest assaig, un pèndol que trenca el material, determina la seva resistència al xoc, gràcies a l'angle que assoleix el un cop travessada la proveta.

Pèndul Charpy

De desgast:

Descripció gràfica de l'assaif de desgast

De fatiga:

Assaigs tecnològics

• De plegat:

• De forja:
• D'embotició:
• De soldadura:
• De laminació:

Assaigs no destructius

• De raigs X:
• De raigs gamma:
• D'ultrasons:
• De partícules magnètiques:
• De líquids penetrants:
• De corrents induïts:
• Magnètics:
• Sònics: