Introducción

Esta lección presenta el Anexo A4 de ASTM A370-24, aplicado a productos de alambre redondo. El contenido cubre dispositivos de agarre, probetas de sección completa, elongación, reducción de área, dureza Rockwell, ensayo de envoltura y ensayo de bobinado.

El alambre redondo requiere controles particulares porque su diámetro, forma y sensibilidad a la alineación pueden afectar el resultado del ensayo. Por ello, los dispositivos de sujeción, la ubicación de la fractura, la longitud de calibración y la forma de medir la deformación son elementos críticos.

El Anexo A4 contiene requisitos específicos para productos de alambre redondo. Estos requisitos complementan las reglas generales de ASTM A370-24. Cuando exista diferencia entre el anexo y la parte general de la norma, el anexo dirige el tratamiento aplicable al alambre redondo; cuando exista diferencia frente a la especificación de producto, debe prevalecer la especificación aplicable al producto.

Desarrollo

El ensayo de productos de alambre redondo debe conservar la sección real del material y controlar la forma en que se sujeta la probeta. A diferencia de una probeta maquinada convencional, el alambre suele ensayarse con su sección completa, por lo que una falla causada por agarre, deslizamiento o carga no axial puede invalidar la interpretación del resultado.

Los dispositivos de agarre indicados para alambre redondo son Cuña y snubbing. Ambos buscan sujetar el alambre durante la prueba de tensión, evitando deslizamiento o ruptura indebida en los bordes de agarre. La selección del dispositivo debe favorecer que el eje del espécimen quede aproximadamente alineado con la línea central de la cabeza de la máquina de ensayo.

Los agarres de cuña son de uso común en máquinas de ensayo. En ciertos casos, el uso de tela abrasiva fina de grano 180 o 240 en agarres de cuña puede ayudar a reducir deslizamiento y ruptura en los bordes de agarre, especialmente en cargas de tensión de hasta aproximadamente 1000 lb. Sin embargo, cuando el alambre es susceptible de cortarse en los bordes por el agarre de cuña usual, el dispositivo tipo snubbing puede resultar más adecuado.

Cuando se usan agarres de cuña, los respaldos o liners colocados detrás de las mordazas deben tener espesor apropiado. En alambre redondo, también puede usarse asiento cilíndrico en el dispositivo de cuña cuando corresponda. Estos detalles no son secundarios: afectan la sujeción, el alineamiento y la posibilidad de que la ruptura ocurra fuera de la zona representativa.

Cualquier defecto de la máquina que pueda causar aplicación no axial de carga debe corregirse. En alambre redondo, una carga no axial puede producir flexión, concentración de esfuerzo o ruptura prematura. Por ello, la alineación del espécimen y el estado del equipo deben verificarse antes de aceptar el resultado como representativo.

Para medir dimensiones en los extremos fracturados se utiliza un micrómetro con husillo y yunque puntiagudos. Este instrumento debe permitir leer las dimensiones de la probeta fracturada a 0.001 in. (0.025 mm). Esta medición es relevante para la reducción de área, porque después de la fractura la sección mínima puede ser muy pequeña y requiere un instrumento adecuado.

Las probetas de alambre redondo deben conservar la sección transversal completa del alambre que representan. Esto permite evaluar el producto en su geometría real, sin transformar el alambre en una probeta maquinada distinta. La longitud estándar de calibración es de 10 in. (254 mm) cuando se requiere determinar elongación.

Si la determinación de elongación no se requiere, puede utilizarse una longitud de calibración conveniente. Sin embargo, la longitud total del espécimen debe ser suficiente para incluir la longitud de calibración y además dos veces la longitud de alambre necesaria para el uso completo del agarre empleado. Dependiendo del tipo de máquina y dispositivo de sujeción, la longitud total mínima puede variar de 14 in. a 24 in. (360 mm a 610 mm) para una probeta con longitud de calibración de 10 in.

Si una probeta se rompe dentro de las mordazas o agarres, debe Descartarla y ensayar una nueva probeta. Una ruptura en la zona de sujeción no representa adecuadamente el comportamiento del alambre dentro de la longitud calibrada. Aceptar ese resultado podría atribuir al material una falla producida por agarre, alineación o preparación del ensayo.

Para determinar elongación permanente, los extremos fracturados de la probeta deben ajustarse cuidadosamente y debe medirse la distancia entre las marcas de calibración. Esa distancia se mide a 0.01 in. (0.25 mm) mediante divisores y escala u otro dispositivo adecuado. La elongación corresponde al incremento de longitud de la longitud calibrada, expresado como porcentaje de la longitud original.

Al registrar elongación, deben indicarse tanto el porcentaje de incremento como la longitud de calibración original. Reportar solo el porcentaje puede ser insuficiente, porque la interpretación de la elongación depende de la longitud de referencia usada durante el ensayo.

Cuando se determina elongación total, incluyendo extensión elástica y plástica, pueden emplearse métodos autográficos o extensométricos. Esta medición no debe confundirse con la elongación permanente obtenida al juntar los extremos fracturados. Ambos enfoques responden a formas distintas de medición y deben identificarse en el registro.

Si la fractura ocurre fuera del tercio medio de la longitud de calibración, el valor de elongación obtenido puede no representar adecuadamente al material. Esta precaución es importante porque la elongación debe reflejar el comportamiento de la zona útil de medición, no una ruptura desplazada hacia una zona influida por agarre o por condiciones no representativas.

La reducción de área se determina después de la fractura. Para ello, los extremos fracturados se ajustan cuidadosamente y se mide la dimensión de la sección transversal más pequeña con el micrómetro puntiagudo, a 0.001 in. (0.025 mm). La diferencia entre el área original y el área mínima posterior a la fractura, expresada como porcentaje del área original, corresponde a la reducción de área.

La prueba de reducción de área no se recomienda en alambres con diámetro menor de 0.092 in. (2.34 mm), debido a la dificultad de medir de manera confiable secciones reducidas tan pequeñas. En esos diámetros, una medición mínima imprecisa puede producir un porcentaje de reducción de área poco confiable.

La dureza Rockwell puede aplicarse a alambre tratado térmicamente de diámetro 0.100 in. (2.54 mm) o mayor. Antes de ensayar, la probeta debe aplanarse en dos lados paralelos mediante esmerilado. Esta preparación permite obtener superficies adecuadas para la medición, pero debe realizarse sin alterar indebidamente la condición que se pretende evaluar.

La dureza no se recomienda para alambre estirado duro de cualquier diámetro ni para alambre tratado térmicamente con diámetro menor de 0.100 in. (2.54 mm). Para alambre redondo, la prueba de resistencia a la tensión se prefiere ampliamente sobre la prueba de dureza. Esta preferencia evita usar una medición de dureza en condiciones donde la geometría o el diámetro pueden impedir una lectura confiable.

El wrap test se utiliza como medio para evaluar la ductilidad de ciertos tipos de alambre. Consiste en enrollar el alambre en una hélice cerrada y ajustada contra un mandril de diámetro especificado, durante el número de vueltas requerido. Salvo que se especifique otra cosa, el número requerido de vueltas es cinco.

El enrollado puede realizarse manualmente o mediante dispositivo motorizado. La velocidad de enrollado no debe exceder 15 vueltas por minuto. El diámetro del mandril debe estar especificado en la especificación de producto de alambre correspondiente; no debe elegirse por conveniencia del operador.

El alambre ensayado en wrap test falla si se fractura o si desarrolla grietas longitudinales o transversales visibles a simple vista después de la primera vuelta completa. Si la falla ocurre durante la primera vuelta, el ensayo debe repetirse, porque esa fractura puede haber sido causada por doblar el alambre a un radio menor que el especificado al iniciar la prueba.

El coiling test tiene una finalidad distinta. Se usa para determinar si existen imperfecciones capaces de producir agrietamiento o separación durante el bobinado de resortes y su extensión. No debe confundirse con el wrap test, aunque ambos involucren enrollado del alambre.

En el coiling test, una bobina de longitud especificada se enrolla de forma cerrada sobre un arbor de diámetro especificado. Después, la bobina cerrada se estira hasta un incremento permanente de longitud especificado y se examina la uniformidad del paso, sin divisiones ni fracturas. El diámetro del arbor, la longitud de la bobina cerrada y el incremento permanente de longitud extendida pueden variar según el diámetro, propiedades y tipo de alambre.

En operación de laboratorio, se debe seleccionar el dispositivo de agarre, verificar alineación, marcar la longitud de calibración, registrar si la ruptura ocurre dentro o fuera de la zona representativa, medir dimensiones de la sección mínima después de fractura cuando aplique y documentar el mandril, número de vueltas, velocidad, arbor, longitud cerrada o extensión permanente requerida para las pruebas de ductilidad.

Referencias a tablas, notas y figuras

FIG. A4.1 – Wedge-type Gripping Device funciona como apoyo visual para comprender el uso de agarres de cuña en ensayos de alambre redondo. Su función es mostrar el arreglo de sujeción, no sustituir la verificación de alineación ni la selección correcta del dispositivo de agarre.

FIG. A4.2 – Snubbing-type Gripping Device funciona como apoyo visual para comprender el dispositivo de agarre tipo snubbing. Su función es mostrar una alternativa de sujeción cuando el alambre puede dañarse en los bordes por agarres de cuña usuales.

NOTE A4.1 – Consideraciones sobre agarres de cuña y tipo snubbing aclara el uso común de agarres de cuña, el apoyo de tela abrasiva fina de grano 180 o 240 para reducir deslizamiento y ruptura en los bordes de agarre, y la utilidad del agarre tipo snubbing cuando el alambre es susceptible de cortarse en los bordes.

NOTE A4.2 – Corrección de defectos que causen carga no axial refuerza que cualquier defecto de la máquina que pueda causar aplicación no axial de carga debe corregirse antes de aceptar el resultado del ensayo.

Conclusión

El Anexo A4 adapta los ensayos mecánicos a productos de alambre redondo, donde la sujeción, la alineación, la longitud de calibración y la ubicación de fractura son determinantes para obtener resultados representativos.

La lección distingue entre ensayo de tensión, medición de elongación, reducción de área, dureza Rockwell, wrap test y coiling test. Cada prueba tiene una finalidad específica y no debe sustituirse por otra sin criterio técnico o especificación aplicable.

La trazabilidad del ensayo depende de conservar el tipo de agarre, la alineación, la longitud de calibración, el método de medición, la ubicación de fractura, el diámetro del alambre, el método de dureza cuando aplique y los parámetros específicos de envoltura o bobinado.

Pregunta Reflexiva

Si una probeta de alambre se rompe dentro de las mordazas, ¿por qué ese resultado no debería considerarse representativo del comportamiento del alambre en la longitud calibrada?