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La ductilidad

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Más artículos de propiedades: La dureza, La tenacidad, La resiliencia, La elasticidadLa maleabilidad

Ya os comenté que sobre este tema, tendríamos una serie de artículos, y aquí empezaremos a hablar particularmente de algunas de esas propiedades.

La primera de las propiedades de las que vamos a hablar en el blog, es la ductilidad:

  • Versión técnica. Ductilidad es el grado de deformación plástica que puede ser soportada hasta la fractura. La ductilidad es la propiedad opuesta a la fragilidad, que es un cuando un material no acepta ninguna deformación plástica.
  • Versión no técnica. Dúctil es lo contrario de frágil. Decimos que un material es frágil cuando se rompe fácilmente, y esto se produce cuando un material no soporta deformarse. Un ejemplo fácil y se entenderá mejor. Imaginar que os encierro en una caja de acero, y un lateral está hecho de cristal, si empezáis a empujar o dar golpes para salir, como es un material poco dúctil, o sea que acepta poca deformación, se romperá fácilmente (habría que tener en cuenta otros datos, pero es para entendernos). Después de limpiar los cristales rotos para que no se corte nadie, ponemos de nuevo un lateral, pero ahora de aluminio, si damos golpes con la misma fuerza, no se enterará, el material es más dúctil y necesitaremos sobrepasar su límite para conseguir salir. En resumen, como el aluminio se deformará bastante antes de romperse, y el cristal sin deformación se romperá, decimos que el aluminio es un material dúctil, y el cristal no.

Ahora que ya sabemos lo que es un material dúctil, daremos unos datos sobre esta propiedad.

Como ventaja, hablaremos que la ductilidad es una propiedad necesaria para los materiales que se someten a procesos de fabricación basados en la deformación: trefilado (fabricar hilo), estirado (fabricar chapa), embutición, estampación, etc. Estos procesos los iremos conociendo en el blog. Unos ejemplos: los recipientes metálicos de lacas, espumas para cabellos, desodorantes, que están fabricados mediante embutición profunda). Dentro de todos los cables de corriente que tenemos en casa, pasan unos finos hilos de cobre, incluso el del teléfono, o el de la antena de TV, tienen al menos un hilo en su interior, todos ellos obtenidos mediante trefilado, que es el proceso para fabricar hilo.

Otro dato sobre los materiales dúctiles es que como admiten bastante deformación antes del colapso, podremos ver como se está rompiendo antes de este. Un material frágil no avisará, y se romperá repentinamente. Esto, en depende que aplicaciones puede ser una ventaja o un inconveniente. Por ejemplo, si hablamos de las vigas de un edificio, supongo que estaréis de acuerdo conmigo, que preferís que el edificio empieza a deformarse (y crujir), a que se desplome de golpe, aquí es una clara ventaja. Por el contrario, si diseñamos una eje de una máquina, con un material dúctil y empieza a deformarse excesivamente antes de romperse, posiblemente estropearía más partes, que si este se rompiera de golpe (el segundo ejemplo es flojillo, a ver si alguien me ayuda a encontrar otro un poco mejor).

Para acabar, la ductilidad es una propiedad que se mide en porcentaje de alargamiento sobre una determinada longitud, normalmente pulgadas.

Los materiales conocidos como dúctiles: aluminios, algunos aceros, bronces, latones. El menos dúctil, las fundiciones.

Para acabar, recurro a vuestra ayuda, queridos lectores, ya que no he encontrado ninguna foto adecuada para poner en el artículo, quizás el último artículo en el que aparecía Cindy Crawford, ha hecho que suba mucho el nivel, pero espero vuestra ayuda para encontrar alguna digna de este artículo. Como recompensa, os regalaremos una suscripción gratuita, anual, al periódico Metro. Ahí es nada.
Actualización: Gracias a Eduardo Berrios, que aportó su idea, he realizado un gráfico de un material frágil, y uno dúctil, para ayudar a entender el tema, o eso espero…
fragil-ductil

Las propiedades de los materiales

Este va a ser uno, de una serie de “artículos pilar”. Y no es que ninguna Pilar me ayude a escribirlos (vaya chiste más malo), sino porque existen en la ingeniería, y a mi propio juicio, una serie de conocimientos que deberían estar marcados con fuego en nuestras pieles…

Os presento un asunto que aunque parece muy técnico (y lo puede ser), veréis que es muy sencillo de comprender, además no hace falta memorizar nada, porque lo vais a tener siempre aquí ;) . Además os voy a poner un dibujito y un vídeo, para que lo veáis clarísimo. Se trata del gráfico tensión-deformación (algo así como la desfiguración de la cara de tu padre o jefe, en función del número de suspensos o cagadas, que tensan sus músculos), en otras palabras, es un gráfico que nos muestra como se va deformando un material, si cada vez estiramos un poco más fuerte de él.

De la Wikipedia he sacado esta imagen que me ayudará a intentar dejar el tema bien claro.

Y de Youtube este vídeo donde veréis un ensayo de tracción real, que nos ayudará a entender mejor los puntos, aunque como podréis observar, en el gráfico no existe un punto que si que aparece en el vídeo, pero ahora lo vemos, y luego hablamos.

En el gráfico, la flecha hacia arriba (la que pone tensión) indica que cada vez vamos aplicando más fuerza (subiendo), y la flecha horizontal (la que pone alargamiento), indica el alargamiento del material producido por esas tensiones. En el vídeo, la tensión la podemos ver como crece porque nos lo marca la aguja, pero la deformación, no es posible verla, si alguien encuentra otro vídeo donde pueda apreciarse, ya sabe…

Vamos allá con los puntos del gráfico, más uno.

  1. Tramo de deformación elástica. En este primer tramo, aumentamos la tensión bastante (o sea, estiramos bastante), y todo para producir una deformación bastante pequeña, en proporción con lo que alargamos el material (por eso es tan empinanda la recta). Siempre que estiremos un material y se quede dentro de la zona 1, sin llegar al 2, cuando dejamos de aplicar esa fuerza, el material recupera sus dimensiones originales.

  2. Zona de fluencia. Esta es una zona, que no todos los materiales tienen tan clara como se ve en el gráfico (que es la típica de los aceros). Pero podemos imaginar que es una zona que por imperfecciones del material (a nivel de estrucutura), durante un momento la tensión sube y baja produciendo igualmente alargamiento.

  3. Tramo de deformación plástica. Este tramo funciona igual que el primero, se sigue aumentando la tracción y la deformación, aunque en mayor medida. Y la gran diferencia está en que si dejo de aplicar la fuerza, el material ya no recobra sus dimensiones originales, sino que queda algo estirado, como si hubierais cogido un muelle blando y os pasáis estirándolo, que ya no recobra su posición. Por eso ya no se llama zona elástica, sino de deformación plástica.

  4. Estricción. En esta zona se da un fenómeno donde el gráfico engaña, pero nosotros que somos más listos que unas líneas, lo sabemos, así que no nos engaña.En principio parece que la tensión disminuye y el material se sigue alargando, pero realmente lo que sucede es que como podéis imaginar (y debéis), la sección de la pieza que estamos estirando, cada vez es más pequeña, o sea si al principio era un círculo de 10mm lo que veíamos, ahora va siendo de 8, 6, 5, 4, 3.5mm, y por eso, como la sección es más pequeña, la fuerza necesaria para seguir estirándola es más pequeña. Al final de esta curva, la pieza no aguanta más y se parte. Es cuando en el vídeo sale la pieza volando, por esas grandes medidas de seguridad que tiene…

Ahora bien, nos hemos dejado un punto importante que en el vídeo se ve claramente, y del que no se habla en el gráfico. En el vídeo, la aguja va subiendo y llega un momento en que llega a un máximo, comienza a bajar y revienta la pieza (como mola decir revienta). Pues bien, la subida de la aguja, representa los tramos 1-2-3 (el 2 no se aprecia), cuando llega al máximo y comienza a descender, a esa tensión máxima alcanzada en ese punto, se le llama resistencia a la tracción, y es un dato muy importante para los materiales. Cuando la aguja empieza a retroceder, y ha dejado un testigo en el máximo, nos está representando la zona 4.

Por cierto, la palabra estricción, es una de tantas las que nos podemos encontrar en ingeniería, que no existen en el diccionario, y habitualmente es así porque son traducciones “chungas” del inglés, en este caso striction, que es la acción de constreñir, que esa sí que existe en nuestro rico idioma. Aunque no me acaban de cuadrar las definiciones; ya escribiré a la RAE, aunque hace un tiempo lo hice por la palabra aleante, que no aparece y se usa mucho, y simpáticos fueron, pero creo que de momento….un saco de cemento.

Bueno, como os he dicho este es uno de los pilares de a ingeniería, que afecta a todas las disciplinas, porque es a base del conocimiento de los materiales, y sin materiales, no se hace nada. Así que me gustaría que quedará muy claro, y sino es así, a la vuelta de las vacaciones espero vuestras preguntas.

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