ASTM E9Métodos de prueba estándar de Prueba de Compresión de Materiales Metálicos a Temperatura Ambiente 1. Alcance 1.1 Estos métodos de ensayo cubren el aparato, muestras y procedimiento para el ensayo de compresión axial de carga de los materiales metálicos a temperatura ambiente (nota 1). Para conocer los requisitos adicionales pertenecientes a carburos cementados, véase el Anexo A1. NOTA 1-Para los ensayos de compresión a temperaturas elevadas, véase práctica E 209. 1.2 Los valores indicados en unidades pulgada-libra deben ser considerados como el estándar. Los valores equivalentes métricas citada en la estándar podría ser aproximada. 1.3 Esta norma no pretende tratar todos las preocupaciones de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es la responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso. 2. Documentos de referencia 2.1 Normas ASTM: B 557 Métodos de prueba para la prueba de tensión Aluminio forjado y fundido y productos de aleación de magnesio E 4 Prácticas para la verificación de la Fuerza de máquinas de prueba E 6 Terminología relacionada con los métodos de Ensayos Mecánicos E 83 Práctica para la verificación y clasificación de extensómetro E 111 Método de prueba para módulo de Young, módulo tangente y el Módulo de acordes E 171 Especificación para atmósferas normales para el acondicionamiento y las pruebas materiales flexibles Barrera E 177 Práctica para el Uso de Términos de precisión y sesgo en Métodos de prueba ASTM E 209 Práctica para pruebas de compresión de materiales metálicos a temperaturas elevadas con velocidades convencionales y rápidas de calentamiento y deformación E 251 Métodos de prueba para las características de Metálicos unidos Gages resistencia a la deformación 3. Terminología 3.1 Definiciones: Las definiciones de los términos relacionados con las pruebas 2.1-pandeo Además de fallo de compresión por trituración del material. (2) la inestabilidad elástica sobre la longitud de un espécimen de columna.2.2 Definiciones de Términos Específicos a esta norma: 3. Estos tipos de fracasos son todos denomina pandeo. la insuficiencia de compresión puede ocurrir por (1) inestabilidad elástica sobre la longitud de una muestra debido a la columna no axial de carga. 3. respectivamente.2. (3) una inestabilidad local. o una (4) torsión o el fracaso de torsión en el que las secciones transversales girar sobre uno al otro alrededor del eje longitudinal espécimen.2. se aplicarán a estos métodos de prueba. 3.4 Estrés crítico — La tensión uniforme axial que provoca que una columna este a punto de pandeo. 3.2.de compresión y temperatura ambiente en Terminología E 6 y Especificación E 171. La carga crítica se calcula multiplicando la tensión crítica de la sección transversal área. I = momento de inercia de la sección transversal sobre el eje centroidal (para muestras sin soporte lateral.2 columna-un miembro de compresión que está cargado axialmente y que puede fallar por pandeo. sobre una pequeña porción de la longitud calibrada. y A = área de sección transversal.3 radio de giro-de la raíz cuadrada de la relación del momento de inercia de la sección transversal sobre el eje centroidal al área de la sección transversal: ρ= I A ( ) 1 2 donde: ρ = radio de giro. 3. bien elástica o inelástica.5 Ecuaciones de pandeo — Si la tensión de pandeo es inferior o igual que el límite de proporcionalidad del material de su valor puede calcular utilizando la ecuación de Euler: S cr =Cπ 2 E L 2 ρ () Si el esfuerzo de pandeo es mayor que el límite proporcional del material de su valor puede ser calculado a partir de la modificación Ecuación de Euler: . el menor valor de I es el valor crítico). 3. 2. Información adicional teórico y experimental sobre encubado como se ilustra en la figura. y C = coeficiente de fijeza final. 5. resistencia a la compresión es un valor que depende de la deformación total y de la geometría de la muestra. los ensayos de compresión ofrecen la posibilidad de ampliar el rango de deformación de los datos de tensióndeformación. y las propiedades mecánicas en compresión determinada. En el caso de un material que no falle en la compresión por una fractura o rotura. 4. tales como forja y laminación. Para los metales quebradizos o no dúctiles que se fracturan en tensión a tensiones por debajo de la resistencia a la fluencia. 3. Significado y Uso 5.1 Importancia — Los datos obtenidos a partir de una prueba de compresión puede incluir la resistencia a la fluencia. 2. módulo de Young. y en los análisis de trabajo de los metales y la fabricación procesos que implican una gran deformación a la compresión.7 encubado — deformación restringida de las regiones extremas de un espécimen de prueba bajo carga de compresión debido a la fricción en las secciones de muestras finales y la resultante transversal no uniforme deformación como se muestra esquemáticamente y en la fotografía en La figura. Métodos de cálculo de la tensión crítica usando la ecuación 3 están En la Ref. E = módulo de Young. y la resistencia a la compresión (ver Terminología E 6). Estos valores son: 3. Mientras que el ensayo de compresión no es .1 El espécimen se somete a un aumento de la carga axial de compresión. la curva de esfuerzo-deformación. (1).S cr =Cπ 2 Et L ρ 2 () donde: Scr = esfuerzo crítico de pandeo.2 Uso —Las propiedades de compresión son de interés en el análisis de estructuras sometidas a cargas de compresión o flexión o ambos. Resumen de los Métodos de Ensayo 4. tanto de la carga y la tensión se puede controlar ya sea continua o en intervalos finitos.2. (2). 5.6 Coeficiente de fijeza final — Hay ciertas muestras ideales de condiciones de fijeza final para las cuales la teoría definirá el valor de la constante C (véase la fig. 1). Et = Módulo tangente en el esfuerzo de pandeo. el límite de elasticidad. 2 se dan en la Ref. L = longitud de la columna. Las prácticas de laboratorio actuales sugieren el uso de carburo de tungsteno y acero al probar bloques de acero templado (55 HRC o más) y en las pruebas de materiales no ferrosos tales como aluminio./pulg.1 Máquinas de ensayo — Las máquinas utilizadas para las pruebas de compresión deberán ajustarse a los requisitos de Prácticas de E 4.1 Por lo general es necesario utilizar un dispositivo de alineación. La falta de paralelismo inicial se puede superar mediante el uso de bloques de apoyo regulables (Nota 3). pandeo y encubado (véase la sección 3) se pueden complicar los resultados y debe reducirse al mínimo. Otra disposición que implica el uso de un cojinete esférico de asiento de bloque que se ha encontrado satisfactorio para probar otros materiales en forma de lámina que se muestra en la figura. material duro. Es deseable que el cojinete esférico de asiento del bloque este en el extremo superior de la muestra (para muestras sometidas a cara en el eje vertical). El diseño del dispositivo o supresor es en gran parte dependiente del tamaño y la fuerza de la probeta. La superficie esférica del bloque se define por un radio que tiene su punto de origen en la superficie plana que se apoya en la muestra./pulg. cobre.2 Bloques de cojinetes: 6. 6.0002 pulg. Un tipo de cojinete del bloque ajustable que ha resultado satisfactorio se ilustra en la figura 3.complicado por estricción como es el ensayo de tracción para ciertos materiales metálicos. Aparato 6. o frente a.3.1 Los dos extremos de la pieza de compresión deberán soportarse en bloques con superficies planas y paralelas a 0. la calibración deberá llevarse a cabo en compresión. 6.0002 pulg.2.3 Alineación Dispositivo / Supresor: 6. Dispositivo de Alineación / Supresor).3. 6. a menos que la máquina de ensayo haya sido diseñada específicamente para la alineación axial. Debe ser diseñado de modo que el espolón (u otras partes móviles) no interfiera o incline el dispositivo o el . Los bloques se harán de. 6.1 Las superficies de apoyo de los cabezales de la máquina de pruebas deberán estar paralelas en todo momento con 0.3 se utilizado. Para máquinas universales con un espacio común de prueba. etc La muestra debe ser cuidadosamente centrada con respecto a los cabezales de la máquina de pruebas o el supresor si se utiliza (ver 6.2 Las caras de apoyo de los bloques de soporte ajustable que se pongan en contacto con la muestra se harán paralelas antes de la carga sea aplicada a la probeta. 6. (m/m) a menos que un dispositivo de alineación del tipo descrito en 6.2. 4.1. (m/m). 3. algunas medidas deben ser adoptadas para evitar que la muestra se combe durante la carga. Los bloques de apoyo del dispositivo deberán tener los mismos requisitos para el paralelismo y planitud con lo indicado en 6. 6. Ajustes adecuados de estas variables deben establecerse durante la calificación del equipo (ver 6.2. El dispositivo debe ser verificado en compresión. las temperaturas de ensayo. menor es la presión lateral del soporte que se requiere. La plantilla debe permitir una combinación adecuada de presión lateral de apoyo y constante de resorte para evitar el pandeo. 6. 6. Plantillas de compresión generalmente requieren que la muestra sea lubricada en los lados soportados para evitar que las fuerzas de fricción extrañas se produzcan en los puntos de apoyo.5. algunos de los cuales se citan en la Tabla 1.2 Bandas eléctricas-resistentes a la deformación (u otros dispositivos de un solo uso) pueden utilizarse siempre que el sistema de medición haya sido verificado y se haya encontrado que es exacta en la medida especificada en la .bastidor de la máquina.4. pero sin interferir con la deformación axial de la muestra. y con insignificante "Deslizamiento-Pegado" fricción.2 Los requisitos principales de todos los dispositivos de alineación son que la carga sea aplicada axialmente. Otro dispositivos del tipo supresor también se han utilizado con éxito. (3). Otras plantillas son aceptables siempre y cuando eviten el pandeo y pasen la prueba de calificación establecida en el apartado 6. y la precisión de alineación. Generalmente. como material de lámina. cuanto mayor es la constante del resorte de la plantilla.1 No es la intención de estos métodos designar plantillas específicas para las pruebas de los materiales de la hoja. como resultado de carga. se pueden obtener resultados aceptables con un amplio rango de presión lateral de apoyo y constante del resorte. de manera uniforme. Esto puede llevarse a cabo mediante el uso de una plantilla que contiene placas de apoyo lateral que se apoyan contra los lados anchos de la muestra.1 Los dispositivos mecánicos o electromecánicos usados para medir la tensión deberán cumplir con los requisitos para la clase correspondiente que se describe en la norma ASTM E 83. 5 y se describe en la ref.1. Aunque son apropiadas combinaciones con variaciones en el material de las muestras y espesor. 6.6.5. Un dispositivo de alineación que se ha encontrado adecuado se muestra en la figura.5 Medidas de deformación: 6. 6. 4 Las plantillas de prueba de compresión — En el análisis de muestras delgadas. sino que se limita a proporcionar algunos ejemplos y referencias a las plantillas que se han utilizado con éxito.6). 1 Los especímenes en forma cilíndrica sólida — Se recomienda que. o límite de fluencia.6. 7.) Además. Medidas de probeta y los diferentes tipos de plantillas se dan en la Tabla 1. el dispositivo de alineación. anchura o espesor por más del 1% o 0. Es esencial que el extensómetro esté completamente asentado en las muestras cuando esta prueba se lleva a cabo. Tres formas de especímenes sólidos cilíndricos de ensayo de materiales metálicos son reconocidos.01 pulg (0. 6. este requisito sólo se aplica a la superficie de la sección reducida. La longitud debe ser suficiente para permitir que el espécimen acorte la cantidad necesaria para definir el límite de elasticidad. Estas calificaciones se pueden mecanizar de hoja o barra en la ubicación especificada en Métodos de Prueba B 557.6 Calificación de la prueba: el aparato completo de prueba a compresión. el aparato califica. Cuando las calificaciones de las muestras proporcione un valor de módulo de 10. que consiste en la máquina de prueba y en su caso.7*106 psi (73. las muestras de ensayo de compresión de estar en forma de cilindros circulares sólidos. preferiblemente de todo el espesor del material. 6.2 El procedimiento de calificación se llevará a cabo usando la muestra rectangular más delgada o redonda de diámetro más pequeño para ser probada en el aparato.6.05 mm).3 Preparación de las muestras — las superficies laterales en el medidor longitud no deberán variar en diámetro. Las características de la cepa de resistencia eléctrica se han determinado a partir de los métodos de prueba E 251. la línea central de todas las superficies laterales de las probetas debe ser coaxial dentro de 0. Las dimensiones sugeridas para muestras sólidas pruebas de compresión para uso general se dan en la Tabla 2. pero no lo suficientemente largo para permitir el pandeo en la porción no soportada. 7. . la plantilla y el sistema de medición de tensión. y largo (Nota 4). (Si una sección reducida se utiliza.25 mm). El espesor de la lámina o el diámetro de la barra pueden estar mecanizados para el espesor deseado o diámetro.2 Especímenes rectangulares o tipo hoja — Los especímenes de ensayo deberán ser planos. 7. Cuando el apoyo lateral sea necesario. Los especímenes de prueba 7. lo que sea menor. el ancho y la longitud dependen de las dimensiones de la plantilla utilizada para apoyar el espécimen. y designado como corto. uno o más de los siguientes. cuando sea posible.8 GPa) ± 5%.1 Realizar pruebas para establecer el módulo elástico o cinco réplicas de especímenes de 2024-T3 lámina de aleación de aluminio o 2024-T4 barra de aluminio de aleación de acuerdo con la norma ASTM E 111. largo medio.Práctica E 83.002 pulgadas (0. se calificará de la siguiente manera: 6. . 8.5 mm) deben ser determinado con precisión de 1% de la dimensión de se mide.6 m) o mejor.4 Longitud de ubicación de la galga — Los extremos de la longitud de la galga no deberán estar más cerca de los extremos de la muestra o los extremos de la sección reducida de la mitad de la anchura o diámetro del espécimen.3. 7.5 mm) se medirá con una precisión de 0. La fricción se ha reducido con éxito por la lubricación de las superficies de apoyo con TFE hoja de fluorocarbono.1 Acabado de superficie — Las superficies mecanizadas de los especímenes deberán tener un acabado superficial de 63 μin.0005 pulg.2 planitud y el paralelismo — Los extremos de un espécimen deberán ser planos y paralelos en 0.3 Los bordes de los especímenes rectangulares— Una anchura de material igual a al menos el espesor de la muestra será mecanizado a partir de todos los bordes cortados o estampados con el fin de eliminar material cuyas propiedades pueden haber sido alterados.10 pulg (2. Superficies mecanizadas laterales para los cuales soporte lateral debe estar aplicado tendrán un acabado de por lo menos a 40 micro pulgadas (1. y rebabas. Calcular el promedio de área de sección transversal de la sección de calibre de la muestra. / pulg.2 Limpieza — Limpie los extremos de la pieza y los bloques de rodamientos con acetona u otro disolvente adecuado para eliminar todos los restos de grasa y aceite. (Si una reducida sección se utiliza. estrías. este requisito sólo se aplica a los bordes a los que se les redujo sección.10 pulg (2.3. y los menores de 0. (1.1 Medición de muestras — Mida el ancho y espesor.3 lubricación de cojinete — La fricción superficial puede afectar los resultados de la prueba (ver sección 5. En la mayoría de casos este requisito requiere el mecanizado o esmerilado de los extremos de la probeta.3.0 m) como media aritmética.2 y 2 de la fig. o el diámetro de la muestra con un micrómetro a lo largo la sección.7. 8.001 pulgadas (0. disulfuro de molibdeno.) Las muestras serán cumplidas para que las superficies estén libres de mellas. (mm / mm) y perpendiculares a las superficies laterales dentro de 38 de arco.). 7. Dimensiones de la probeta mayor que 0. 8. y otros materiales resumidos en la Referencia (3). 7.02 mm). procedimiento 8. Una tasa de 0. / pulg.6 Medidas del Esfuerzo — Los dispositivos utilizados para medir el esfuerzo deberán cumplir con los requisitos para la aplicación de la clase de extensómetro que se describe en la norma ASTM E 83. configure el equipo para tensar la muestra a una tasa de 0. establezca la velocidad con la que la muestra se prueba a una tasa equivalente a 0. se encuentre entre 30 ° y 60 ° con respecto al eje de carga.005 pulg.1 Para las máquinas sin equipo de control de esfuerzo o sistemas automáticos de control de retroalimentación. mantener una velocidad de corte constante de la cabeza para obtener el promedio deseado de tensión de la tasa de comienzo de la carga hasta el punto final de la prueba. tienen características de rendimiento establecido por el fabricante de acuerdo con la Prueba Métodos E 251. / pulg. min (m / m · min) velocidad de esfuerzo en la parte elástica.4).7. verifique que las superficies de carga de la muestra se acoplen con las superficies respectivas del accesorio. El promedio de la .7 Prueba de velocidad— para máquinas de ensayo equipados con marcadores de velocidad de deformación. si se utilizan.5 Rango de Selección Carga-deformación — Ajuste el rango de carga de la máquina de ensayo de manera que la carga máxima esperada sea de al menos un tercio del rango seleccionado.4 Instalación del Espécimen — Colocar la muestra en el accesorio de prueba y alinee cuidadosamente la muestra al dispositivo para garantizar la carga concéntrica. o como el determinado durante los ensayos de aparatos de verificación. 8. se recomienda que una llave de torque sea utilizada para asegurar una presión constante. o ambos. Si los tornillos se utilizan para ajustar la presión del lado de apoyo. La longitud del calibre debe ser de al menos un medio o preferiblemente un diámetro de distancia de los extremos de la muestra (ver 7. a la galga de la sección del espécimen. adjuntar el extensómetro u otros transductores. 8. 8. · min (m / m · min). Seleccione la escala de deformación o deflexión de modo que la parte elástica de la carga versus esfuerzo o de carga versus desviación ploteada en el registro autógrafo. los lados de muestras deben comunicarse con el mecanismo de apoyo de fijación de presión recomendada por el fabricante del accesorio. / pulg.4. Para la máquina con control de carga o con el control de velocidad de la cruceta. Calibradores de tensión eléctricos.1 Accesorio Transductor — Si es necesario. 8. Si el aparato tiene soportes laterales.003 pulg. · min (m / m · min) se puede usar si el material en la velocidad de esfuerzo es de tipo sensible. Además.005 pulg. 8.8. se puede determinar. será necesario que el esfuerzo o desviación en el rendimiento que se estimó inicialmente. activar el dispositivo o dispositivos de grabación e iniciar la prueba a la velocidad prescrita. La velocidad de prueba también debe ser tal que la tasa de carga cambie en la muestra que se prueba. Los materiales sin forma de rodilla en el diagrama tensión-deformación. 8. estará dentro de la respuesta dinámica de los sistemas de medición. Para materiales.razón de esfuerzo se puede determinar a partir de un intervalo de tiempomarcado el registro carga-deformación. . un cronómetro). que muestran una forma de rodilla en la curva tensión-deformación o un punto distintivo de fluencia. ya sea después de la forma de rodilla o después de la caída de la carga que se observa.3). dependiendo de la máquina de prueba y accesorios. un gráfico tiempo-deformación. y que los especímenes de diferentes rigideces también puede dar lugar a diferentes velocidades.2 También hay que señalar que la cruceta de funcionamiento de libre velocidad puede diferir de la velocidad bajo carga para la mismo configuración de la máquina. la prueba puede ser terminada. 8. y a veces la fuerza de tensión mayor que la deformación de fluencia.1 Materiales Dúctiles — Para materiales dúctiles.8 Prueba de Conducta — Después de que la muestra se ha instalado y alineado. Cualquiera que sea el método. y el transductor de medición de deformación o deflexión de medición instalado. la muestra debe probarse a una velocidad uniforme sin retrocesos o cambios repentinos. La conducta de la prueba para determinar ya sea el inicio de la obtención o la resistencia a la compresión o ambos es el mismo. y el espécimen suficientemente probado más allá de la estimación inicial para asegurarse que el límite elástico se puede determinar después de la prueba (ver 9. o desde el momento del comienzo de la carga hasta el punto final de la prueba como se determina a partir de un tiempo de medición de dispositivo (por ejemplo. Continúe la prueba a una velocidad uniforme hasta que la prueba se ha completado como se indica a continuación. Debe ser reconocido que el uso de máquinas con velocidad constante de movimiento de la cruceta no garantiza la velocidad de deformación constante a lo largo de una prueba.8. 8. el rendimiento de resistencia o límite de elasticidad.7. Esto es de particular importancia cuando se prueban muestras cortas de alto módulo.