Determinación de tensiones residuales por difracción de rayos X y por perforación incremental

Fundamento

La difracción de rayos X mide la deformación de la red cristalina: si el material está tensionado, la distancia entre planos atómicos cambia y con ella el ángulo al que difracta. Midiendo la posición del pico de difracción para distintas inclinaciones de la muestra y aplicando la ley de Bragg junto con las constantes elásticas del material se obtiene la tensión. Es no destructiva pero solo mide los primeros micrones; para perfiles en profundidad se combina con remoción electrolítica de capas. El método de perforación incremental es semidestructivo: se pega una roseta extensométrica, se perfora un agujero pequeño en su centro en pasos, y las deformaciones que se liberan en cada paso permiten reconstruir el perfil de tensiones hasta un milímetro de profundidad. Existe además la difracción de neutrones, que penetra centímetros, pero requiere un reactor.

Matriz (en qué muestra)

Piezas soldadas; mecanizadas; granalladas; tratadas térmicamente

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Difractómetro portátil o de laboratorio con goniómetro para el método sen²ψ; equipo de perforación incremental con roseta extensométrica y fresa de alta velocidad; puente extensométrico; celda de remoción electrolítica.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Electrolito de pulido para la remoción de capas; adhesivo de extensometría.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Rosetas extensométricas de tres grillas; fresas de carburo; patrones sin tensión (polvo de referencia).

Consumibles¿Dónde lo compro?

Rosetas; fresas; electrolito.

Unidad

Pa · MPa, con signo negativo para compresión y positivo para tracción

Rango de referencia

Superficie granallada: −400 a −800 MPa de compresión hasta 0,2 mm de profundidad. Junta soldada sin alivio: tracción de 200 a 400 MPa cerca del cordón, del orden del límite elástico del material

Norma que lo exige

Reglamentos CIRSOC 301 de estructuras de acero y CIRSOC 304 de estructuras soldadas, adoptados por los códigos de edificación provinciales y municipales y Ley 19.587 y su Decreto 351/79, y las reglamentaciones provinciales de aparatos sometidos a presión, que exigen la calificación de materiales y de soldaduras, que exigen tratamiento térmico de alivio de tensiones en determinados espesores y servicios y sustentan su verificación; especificaciones de granallado de piezas sometidas a fatigaargentina e internacional

Norma que describe la técnica

ASTM E915 y EN 15305 (difracción de rayos X para tensiones residuales); ASTM E837 (perforación incremental con roseta); ISO 21432 para difracción de neutrones; SAE J784a como referencia clásicaargentina e internacional

Edición y vigencia de la norma

ASTM E837-20; EN 15305:2008

Volumen de muestra

No destructivo por difracción; semidestructivo por perforación, que deja un agujero de 1 a 2 mm

Conservación y transporte

La preparación superficial es una trampa: lijar o pulir mecánicamente la zona a medir introduce tensiones nuevas de compresión que son justamente lo que se quiere medir. Si hay que quitar óxido, se hace por pulido electrolítico. En la perforación incremental, la excentricidad del agujero respecto del centro de la roseta y el calentamiento por la fresa son las dos fuentes de error dominantes.

Límite de detección típico

±20 MPa por difracción de rayos X en aceros

Incertidumbre típica

±20 a 50 MPa según el material y el tamaño de grano; en materiales de grano grueso la difracción pierde confiabilidad

Área

Metalurgia; Materiales/industrial; Física y mecánica

Fecha de última actualización: 9/9/2026