Les propietats mecàniques

Les propietats mecàniques descriuen el comportament d'un material (parlarem sempre de materials que a temperatura ambient son sòlids) davant diferents forces externes.
Cada material es comporta d'una manera diferent davant d'una força externa concreta segons les forces internes (forces de cohesió, que mantenen els àtoms del material units per tal de que sigui sòlid) que aquest te. Per tal d'escollir el material més adequat per a la aplicació tecnològica que volem satisfer, els materials es sotmeten a proves de laboratori anomenades assaigs. Aquests resultats són molt significatius ja que després es tindran molt en compte per les futures infraestructures i peces de màquines.

La resistència mecànica i l'assaig de tracció 

La resistència mecànica és la capacitat que te un material per suportar un esforç mecànic sense deformar-se o trencar-se. Hi ha diferents tipus de esforços segons com se li apliquin les forces externes de:

• Tracció, quan amb la força intentem estirar el material. 
• Flexió, quan amb la força intentem doblegar el material 
• Compressió, quan amb la força intentem encongir el material 
• Torsió, quan amb la força intentem retorçar el material 
• Cisallament, quan amb la força intentem tallar el material.

                    

També cal tenir en compte que segons la forma del material, la resistència a la força mecànica pot variar. Per exemple, si apliquem un esforç de compressió a un material esvelt, es a dir que la secció transversal es considerablement mes petita que la llargada, el material sofrirà un vinclament, es a dir, es corbarà.

Models de deformaciói comportament mecànic

Quan un material sofreix un esforç es deforma. Aquesta deformació pot ser temporal si quan li retirem l'esforç torna al seu estat inicial (deformació elàstica), o bé, permanent, si no hi torna (deformació plàstica). Alguns materials son molt sensibles a esforços i es trenquen fàcilment (comportament fràgil) i d'altres que poden arribar a aguantar esforços molt grans sense problemes (comportament dúctil).

Assaig de tracció

L'assaig de tracció es la prova més habitual als laboratoris, ja que ens aporta molta informació sobre el material sotmès a prova.
Per que les dimensions de la peça no influenciïn al test, s'utilitzen l'esforç unitari i l'allargament unitari:

• L'esforç unitari es la relació entre la força aplicada a la peça i la secció d'aquesta. Les unitats són les mateixes que la dels Pascals (N/m2). Però és més normal utilitzar els Mpa (N/mm2) perquè la seva magnitud es major.

                                                                      

• L'allargament unitari és la relació entre l'allargament de la peça i la llargària inicial, la que tenia abans d'aplicar-li l'esforç.

                                                         

                                                                       

Diagrama de tracció

A partir de l'assaig de tracció es realitza i representa el que s'anomena un diagrama de tracció. Aquest diagrama s'utilitza per expressar les característiques mecàniques dels materials. Dins del diagrama hi ha dos apartats importants que s'han de saber diferenciar per poder entendre'l:

• Zona elàstica: les deformacions són elàstiques, com que hi ha proporcionalitat entre l'esforç i l'allargament unitari, la línia es una recta. 

• Zona plàstica: es l'apartat més gran del gràfic i es divideix en 4 seccions importants. 


• Límit elàstic: les estructures i els elements de màquines es dissenyen amb unes proporcions que no els permetin arribar al seu límit elàstic. Aquesta xifra es coneix com a tensió màxima de treball i com es difícil de trobar el que es fa es agafar com a vàlid el valor de l'esforç que produeix una deformació permanent del 0,2% de la llargària calibrada. 
• Fluència i enduriment: hi ha un tram en que l'esforç que s'ha de fer per allargar la peça disminueix (moment de fluència) però arriba un moment en que la deformació provoca que s'hagi de augmentar l'esforç per continuar amb l'allargament (moment d'enduriment). 
• Estricció i trencament: quan s'acaba el moment d'enduriment, comença el que s'anomena estricció. Aquest punt s'anomena esforç de trencament i es just després quan la peça comença a trencar-se i on l'esforç que s'ha de fer per continuar allargant disminueix molt. Aquest trencament comença amb la disminució de la secció de la peça (estricció) i acaba amb la separació de la mateixa en dos trossos (trencament). 

                                               

Aquesta última zona, amb els seus trams interns, és característica del materials dúctils principalment, ja que els materials fràgils acostumen a passar, directament, de la zona elàstica al trencament, sense passar pels altres trams.

Ductilitat del materials: l'allargament

Una vegada trencada la mostra de l'assaig s'utilitzen els dos trossos per mesurar la distància entre les marques de calibratge. Utilitzem aquesta fórmula:
                                                     
Gràcies a aquesta formula podem saber el percentatge d'allargament, que ens permet mesurar la ductilitat del material i classificar-lo. Quant més gran es el valor resultant, més dúctil és el material.