Introduccin

Universidad De El Salvador Facultad de Ingeniera y Arquitectura

Escuela de ingenieria industrial

tecnologia industrial ii

Tema:

Ensayo a Tensin en Acero de medio contenido de carbono(SAE 1045)

Instructores:

Ing. Rafael Arturo Rodrguez Crdova

Ing. Adalberto Bentez Alemn

Ing. Joel Lpez Cortz

Estudiantes:

Alvaro Humberto Hernndez Roque HR11008

Melissa Lissette Pea Muoz PM11014

Juan Pablo Umaa Escalante UE11001

Carlos Armando Zelaya Cano ZC11001

Grupo de laboratorio: 02

Ciudad Universitaria - 19 / abril / 2013

ndice

PginaIntroduccin 3Objetivos................... 4

Ensayo a tensin (generalidades).. 5Material utilizado (especificaciones) 9Instrumentos y equipo....................................10Equipo miscelneo.. 11Pasos del ensayo 12Tabla de datos y clculos... 15

Grficas. 17Anlisis de resultados 19Conclusiones 20Recomendaciones.. 22Bibliografa 23Distribucin 24

Anexos.. 25Introduccin

El siguiente reporte esta dirigido a la ctedra de la escuela de Ingeniera Industrial de la Universidad de El Salvador. Este es el resultado de una investigacin bibliogrfica realizada por estudiantes que cursan la materia de Tecnologa Industrial II del ao 2013. El reporte consiste en una descripcin detallada de los aceros de medio contenido de carbono, cuya norma es SAE 1045 (no se pudo obtener el material especificado para el grupo, que era SAE 1040, no obstante, este otro material posee caractersticas muy similares), y de un ensayo a tensin que se realizara con este material en futuras evaluaciones. Es de suma importancia conocer previamente los pasos a seguir para cualquier proyecto, trabajo, en nuestro caso un ensayo a tensin. Es de muchos conocido que antes de llevar a cabo cierta accin, es preciso y pertinente conocer tericamente lo que se har, la teora es previa a la prctica, uno aprende haciendo, pero no se trata simplemente de realizar una accin, se trata de realizar una accin con una gua que seguir, con un propsito, con una metodologa, la cual est diseada para adquirir de manera ms concreta ciertos conocimientos.

Primero se encuentra la informacin especfica de los aceros de medio contenido de carbono, se mencionan sus normas as como sus caractersticas distintivas y propiedades. En la segunda seccin del reporte se encuentra los resultados de la realizacin del ensayo de tensin en aceros, se inicia describiendo en que consiste el ensayo y de su importancia para la industria. A continuacin encontrara la descripcin detallada de la realizacin del ensayo; cada uno de los pasos realizados y la toma de medidas. Luego se presentan las tablas con los resultados obtenidos, as como las graficas de carga-deformacin y esfuerzo-deformacin y los anlisis realizados a partir de estos. Una vez realizado los clculos, se tiene la interpretacin de datos y las conclusiones finales de los miembros del equipo, para concluir se brindan unas pocas recomendaciones para futuros ensayos. Al final del reporte se encuentra anexndola la norma del ensayo (A370 E8) en la cual se encuentra los pasos normalizados para un ensayo de tensin en metales.

Las especificaciones, caractersticas, normas y aplicaciones del material, el equipo a utilizar, el proceso lgico y normado a seguir para obtener los resultados deseados, esto entre otras cosas, son de suma importancia conocer, revisar, analizar y entender para un optimo desarrollo, en nuestro caso, un ensayo a tensin de cierto material, SAE 1045, Acero con medio contenido de carbono, as que esperamos que la presente gua le sea de utilidad en la realizacin de la practica del ensayo de traccin.

Objetivo:

Desarrollar un ensayo de traccin sobre una varilla de acero de medio contenido de carbono, obteniendo una grafica de esfuerzo-deformacin, y con los datos calcular las propiedades mecnicas del material.

Objetivos especficos:

Recolectar informacin acerca de los aceros de medio contenido de carbono (SAE 1045), obteniendo los valores normalizados de sus propiedades mecnicas encontradas en tablas, obtenidas a travs de fuentes bibliograficas confiables.

Comparar las propiedades mecnicas del material en estudios calculados a partir de los datos experimentales obtenidos durante el ensayo, con los datos tericos encontrados en tablas.

Ensayo de tensin

En esta seccin se hablara de lo que es el ensayo a tensin al cual ser sometido el material en estudio. Se dar una breve introduccin terica de lo que es el ensayo, en que consiste y que se obtiene a partir de ella. Se enseara como interpretar los datos obtenidos en una grfica de esfuerzo-deformacin as como de los clculos que se pueden hacer con los datos para obtener propiedades mecnicas de los materiales. Se hablara de la importancia de estos ensayos y del porque su necesidad. Ms adelante se enlistara todo el equipo necesario para llevarlo a acabo, as como una lista completa de los pasos que se deben llevar a cabo durante el ensayo. Se mencionaran medidas preventivas para evitar accidentes y se detallara la norma del ensayo segn la ASTM.Generalidades del ensayo de tensin

El ensayo de traccin o prueba de tensin es una prueba mecnica en la que se someten cuerpos largos a cargas axiales, deformndolos hasta la rotura, obteniendo datos de los que se pueden obtener propiedades mecnicas del material. En general, puede ser utilizado para determinar varias propiedades de los materiales. El objetivo es determinar la resistencia a la rotura y las principales propiedades mecnicas del material que es posible apreciar en el diagrama carga-deformacin. Los datos obtenidos en el ensayo deben ser suficientes para determinar esas propiedades, y otras que se pueden determinar con base en ellas. Por ejemplo, la ductilidad se puede obtener a partir del alargamiento y de la reduccin de rea. La prueba consiste en posicionar una probeta en una mquina de tensin sometindola a un estiramiento hasta conseguir su ruptura. El estndar ms comnmente utilizado para medir esta prueba en metales es ASTM E-8.

Esta prueba consiste en alargar una probeta de ensayo por fuerza de tensin, ejercida gradualmente, con el fin de conocer ciertas propiedades mecnicas de materiales en general: su resistencia, rigidez y ductilidad. Sabiendo que los resultados del ensayo para un material dado son aplicables a todo tamao y formas de muestra, se ha establecido una prueba en la cual se aplica una fuerza de tensin sobre una probeta de forma cilndrica y tamao normalizado, que se maneja universalmente entre los ingenieros. Este ensayo se lleva a cabo a temperatura ambiente entre 10C y 35C. A continuacin se presenta un dispositivo utilizado para realizar este tipo de ensayos. Las especificaciones de la mquina a utilizar en el ensayo a traccin se darn a conocer ms adelante.

Para poder realizar un ensayo a traccin se necesita tener una base terica de los comportamientos de cuerpos sometidos a cargas o esfuerzos axiales con el fin de poder interpretar los resultados obtenidos. Estos ensayos son llevados a cabos por mecnicos que son experimentados en el uso de las maquinas de esfuerzos, no obstante el reporte o anlisis de datos puede ser realizado por cualquier persona que tenga el conocimiento bsico de anlisis de esfuerzos, es por esto que los ensayos de tracciones son unas de las practicas mas comunes para estudiantes de ingeniera, en donde ponen en practica sus conocimientos sobre el calculo de esfuerzos e identificacin de rotura en diversos materiales. La principal fuente de informacin obtenida de estos ensayos es una grafica de esfuerzo-deformacin en la que se puede ver como variaba la deformacin en la probeta a una escala de fuerzas, pudindose obtener muchos datos importantes solo al observar la grafica, mientras que en ella se pueden realizar otros clculos para obtener ms datos sobre el material.

En un ensayo de traccin pueden determinarse los siguientes datos para realizar clculos o comparar con otros resultados de ensayos para obtener las propiedades de los materiales:

Mdulo de elasticidad o Mdulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad de elasticidad del material.

Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razn entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la direccin de la fuerza.

Lmite de proporcionalidad, valor de la tensin por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.

Lmite de fluencia o lmite elstico aparente, valor de la tensin que soporta la probeta en el momento de producirse el fenmeno de la cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la zona de transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento apreciable de la carga aplicada.

Lmite elstico (lmite elstico convencional o prctico), valor de la tensin a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en funcin del deformimetro empleado.

Carga de rotura o resistencia a traccin, carga mxima resistida por la probeta dividida por la seccin inicial de la probeta.

Alargamiento de rotura, incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posicin est normalizada y se expresa en tanto por ciento.

Estriccin, es la reduccin de la seccin que se produce en la zona de la rotura.

En la siguiente imagen se puede apreciar una grfica de esfuerzo-deformacin. En ella se encuentran varios puntos marcados que indican propiedades importantes del material.

La curva que aparece en la grafica indica la magnitud del esfuerzo aplicado y la deformacin que se tuvo para tal medida. La primera parte de la curva es una lnea recta llamada zona elstica, en donde la probeta se comporta como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitud inicial. Se tiene entonces que en la zona elstica se cumple:

De esta ecuacin se tiene:

F: que es la fuerza aplicada a la probeta,

A: es el rea transversal a la que esta sometida la carga y

E: es el modulo de elasticidad, o modulo de Young.

: es la deformacin unitaria en la direccin de la carga

Esta ecuacin describe todo el comportamiento del material antes de ceder su capacidad elstica, a esta formula se le conoce como Ley de Hooke.

Cuando la curva se desva de la recta inicial, el material alcanza el punto que se conoce como punto de fluencia, en el cual el material comienza a sufrir una deformacin permanente. A partir de este punto, si se elimina la carga, la probeta resultara ms larga que al principio. Deja de ser vlida nuestra frmula y generalmente se dice que ha comenzado la zona plstica del ensayo de traccin. Si la probeta se libera de sus fuerzas en este punto, en la grafica se vera que la curva regrese en lnea recta, teniendo la misma pendiente que la de la zona elstica, a un esfuerzo de cero, pero quedara marcando un valor permanente de deformacin indicando que la barra ya rompi su elasticidad. El valor lmite entre la zona elstica y la zona plstica se denomina punto de fluencia y a la fuerza que lo produjo la designaremos como Ffluencia.

Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a un mximo valor de fuerza, o Fmax. En esta zona, la probeta seguir alargndose hasta que se empiece a formar un cuello en la seccin dbil de la probeta, zona en la cual se producir la rotura, como el rea se reduce en esta zona, los esfuerzos comienza a aumentar, llegando rpidamente a la rotura. En la grfica quedar marcado la fuerza de rotura, sin embargo, no se podr tomar la deformacin final durante el ensayo debido al peligro de dejar el deformimetro (medidor de deformaciones) en la probeta cuando reviente esta, as que este dato se obtiene midiendo la varilla una vez retirada de la maquina de ensayos utilizando algn otro instrumento de medida.

En la imagen se pueden ver las distintas etapas por las que pasa la probeta antes de romperse.

Una vez completada la grafica se procede a realizar los clculos necesarios para obtener las propediades mecnicas necesarias.

Advertencia: aunque se somete una probeta del mismo material a un ensayo de tensin bajo las mismas condiciones de carga, las graficas de esfuerzo deformacin pueden variar considerablemente, por lo que la experiencia es un factor que ayuda bastante a detectar fallas en los ensayos al comparar grficas. No obstante, hay algunas propiedades (como el modulo de elasticidad) que siempre permanecern contantes en los mismos materiales.

Material utilizado (especificaciones)SAE 1045

Utilizado en la fabricacin de una variedad de tornillos, bielas, pinzas hidrulicas y carneros, ejes, una gran variedad de clavijas, una variedad de rollos, postes, rboles, ejes y muchas otras piezas de metal, el acero SAE 1045, por lo general, viene en laminados negros y calientes; sin embargo, tambin es fabricado ocasionalmente en estado normalizado.

Este es un acero al que se le ha dado un tratamiento trmico, destinado a llevar muchas muestras bajo consideracin en la misma condicin. El 1045 es conocido por una resistencia bastante buena y por sus propiedades de impacto. Tiene buenas cualidades de mecanizacin, as como cualidades de soldadura de reparacin, ya sea en la condicin de laminado o normalizado. La maquinabilidad es la capacidad para formar el acero acabado en una pieza mecanizada.

Composicin qumica

El hierro es la parte principal del acero 1045. Sin embargo, contiene algunos otros elementos dentro de un rango especificado. El primer elemento es el carbono, con un intervalo de 0,43 por ciento a 0,50 por ciento. El siguiente es la silicona, con un intervalo de 0,10 por ciento a 0,60 por ciento. La ltima aleacin es el manganeso, con un rango permisible de 0.60 por ciento a 0,90 por ciento. El fsforo a veces se puede encontrar en este producto, a un mximo de 0,04 por ciento.

Propiedades mecnicas

Dureza 163 HB (84 HRb)

Esfuerzo de fluencia 310 MPa (45000 PSI)

Esfuerzo mximo 565 MPa (81900 PSI)

Elongacin 16% (en 50mm)

Reduccin de rea (40%)

Modulo de elasticidad 207 GPa (29000 KSI)

Maquinabilidad 57%

Instrumentos y equipo utilizadoMaterial

SAE 1045 Acero de medio carbono. Tiene buenas caractersticas de forja, soldable, responde al tratamiento trmico y al endurecimiento por llama o induccin. Por su dureza y tenacidad es utilizado para la fabricacin de componentes de maquinaria. Apto para fabricaciones de exigencias moderadas.

Equipo principal

Maquina universal, Tinius Olsen, modelo "Sper L". La Sper L, una de las maquinas universales que goza con estndares muy altos de calidad en ensayos hidrulicos. Se caracteriza por el sistema patentado de carga hidrulica de doble presin y por su marco de carga robusto de cuatro columnas, la cual le da una rigidez excepcional. Los sistemas Sper L pueden funcionar con facilidad y con la misma efectividad y calidad bajo las normas ASTM, ISO, y otras normas nacionales e internacionales. Con una precisin de +/-0.5% de la carga indicada desde 0.2% hasta 100% de su capacidad.

Equipo miscelneo

Calibrador vernier

Es uno de los instrumentos mecnicos para medicin lineal de exteriores, medicin de interiores y de profundidades ms ampliamente utilizados.

Cinta mtrica

Es un instrumento de medicin, que cuentan con unas lneas marcadas longitudinalmente donde se pueden observar las unidades de medidas y sus divisiones.Punzn

Es un instrumento de acero dursimo, de forma cilndrica o prismtica, s han de tomarse mediciones de alargamiento, el tramo de la calibracin es marcado o trazado. Sobre probetas de metal dctil de tamao ordinario, esto se hace con un punzn de centros.

Balanza de tres brazosLa balanzaes uninstrumento de laboratorioque mide la masa de un cuerpo o sustancia qumica, utilizando en este ensayo, para medir la masa de la probeta a utilizar.

DeformimetroInstrumento con el cual se pretende medir las unidades de deformacin de la probeta a la hora de aplicar cargas en la misma.

Pasos del ensayo

Pasos realizadosImagen

1. Tomamos las medidas iniciales de la probeta longitud inicial peso dimetro inicial

2. Marcamos con tiza en la probeta una longitud inicial de 20cm segn la norma del ensayo

3. Hacemos uso de un punzn para hacer unos pequeos orificios a la probeta en los puntos medidos con anterioridad

4. Ajustamos el deformimetro a la probeta

5. Colocamos la probeta en la maquina universal.

6. Calibramos el deformimetro.

7. Una vez colocados a las personas que tomaran las lecturas de carga y deformacin, encendimos la mquina

8. Realizamos las lecturas de cada carga (cada 500 Kgf) y su determinada deformacin Tuvimos que tomar con dos personas, una que este viendo detenidamente el deformimetro mientras la otra observa la escala de fuerzas, para evitar un mayor margen de error al cambiar de un medidor al otro.

Durante el ensayo, la persona que estuvo observando la escala de fuerzas le indicaba al compaero cuando la aguja pase por cada una de las medidas elegidas previamente, el compaero anotaba la deformacin indicada por el deformimetro

9. Seguimos con las lecturas hasta llegar al punto de fluencia, una vez alcanzado, anotamos la carga de fluencia y la carga mxima.

10. Continuamos con el ensayo hasta que la probeta se reviente, anotamos la carga ltima y retiramos la probeta.

11. Juntamos las piezas y tomamos medida de las dimensiones finales de la probeta Longitud final a partir de los puntos de calibracin Dimetro final en el cuello donde revent.

12. Identificamos el tipo de fractura que sufri la probeta

Tabla de datos y clculos

A continuacin se presentan las tablas con los datos obtenidos durante el ensayo. Se presentan de forma tabulada y ordenada todos los datos medidos durante la prctica.

Tabla 1. Medidas y datos iniciales MaterialAcero SAE 1045

Dimetro nominal3/4 pulg.

rea nominal2.85 cm2

Dimetro inicial1.89 cm.

rea inicial2.81 cm2

Longitud inicial calibrada20 cm

Peso13.03 N

Longitud de muestra60.0 cm

Peso lineal inicial0.217 kg/cm

Rango de carga (kgf)0 40,000

Tabla 2. Medidas finales

Dimetro final1.66 cm.

rea final2.16 cm2

Longitud final calibrada25.0 cm.

Longitud de muestra final61.3 cm

Peso lineal final0.213 kg/cm

Tipo de fracturaCortadura plana y granular

Tabla 3. Esfuerzos, cargas, deformaciones y elongaciones

Carga (kgf)Carga (N)L (10-3 pulg.)L (mm) (10-6) (N/mm2)E(GPa)

1500490500017,4833837----------

21000981010,025412734,9667673275.328

315001471510,025412752,450151412.993

420001962010,025412769,9335346550.657

525002452520,050825487,4169183344.161

630002943020,0508254104,900302419.601

735003433530,0762381122,383686321.217

840003924030,0762381139,867069367.105

945004414540,1016508157,350453309.745

1050004905040,1016508174,833837344.161

1155005395550,127635192,31722302.862

1260005886050,127635209,800604330.395

1365006376560,1524762227,283988298.273

1470006867060,1524762244,767371321.217

1575007357570,1778889262,250755275.329

1680007848080,20321016279,734139275.329

1785008338580,20321016297,217522292.537

1890008829090,22861143314,700906275.329

1995009319590,22861143332,184289290.625

201000098100100,2541270349,667673275.329

2125950254569.6-----------------------------907,387612----------

222350023053551113.0065000821.719032----------

Datos importantes: Se tomaron 20 datos antes de llegar a una carga de 10,000 kgf. En ese punto se retiro el deformimetro antes de que la probeta reventara, por lo que no se cuenta con el valor de deformacin de la carga mxima. La deformacin para el punto de rotura se tomo como el cambio de longitud del tramo calibrado, es decir, Lf L0 = (61.3 60.0) cm = 1.3 cm.

Como en muestra en ambas graficas, no se presenta una porcin horizontal que indica la zona de fluencia, se utiliza el mtodo de desviacin para obtener un aproximado de su valor. El mtodo consiste en trazar una recta con la misma pendiente del modulo de elasticidad, saliendo desde el 0.2% o 0.002 de deformacin unitaria, y donde corte a la curva, ese ser el punto de fluencia de nuestra grfica. Esto lo puede ver con la recta roja en la grfica 1.

Tabla 4. Datos de la grficaEsfuerzo mximo907.387612 MPaCarga maxima25,950 N

Esfuerzo de rotura821.719032 MPaCarga de rotura23,500 N

Esfuerzo de fluencia750.00 MPaCarga de fluencia210,414.06 N

Esfuerzo

= F/ A0

Esfuerzo ultimo

ultimoultimo= 254569.5N / 0.000281 m ultimo=907.388 MPaEsfuerzo de rotura

rotura= 2305350N / 0.000281 m rotura =821.719 MPaPorcentaje de Elongacin

Lo=20 cmL= 25 cm

Porcentaje de reduccin de rea

Calculo de reas

do =dimetro inicial de la barra

do= 1.89cm

d=dimetro final de la barra

d=1.16cm

%RA %RA=23.13 %

Modulo de Elasticidad

E=330.64 GPa

Anlisis de resultados

En la tabla de arriba se tienen los datos tericos de algunas propiedades mecnicas del material utilizado. Se tomaran los datos del Acero AISI 1040, ya que es el ms cercano.Porcentajes de error:

Para el modulo de elasticidad (E)% Error = |207 330.64| x 100 % Error = 59.73 %

207

Para la carga de fluencia

% Error = |350 750| x 100

% Error = 114.29 %

350Para la carga de rotura

% Error = |520 821.72| x 100 % Error = 86.20 %

350Se puede ver que se obtuvieron resultados demasiado equivocados. La explicacin del porque los porcentajes de error son tan elevados se encuentra en las conclusiones.Conclusiones En el presente trabajo se obtuvieron las siguientes conclusiones las cuales surgieron a partir de un laboratorio que consisti en realizar un ensayo de traccin:

Durante la realizacin del ensayo, el instructor nos informo que la probeta que utilizaramos es de un material que segn su propia experiencia, esta rompera fuera del tramo calibrado, y realizamos la prueba sin saber si esto ocurrira o no. Al final, resulto ser cierto y la probeta revent en la parte inferior del tramo calibrado, POR LO TANTO el ensayo no fue exitoso. Podemos suponer dos conclusiones acerca del porque sucedi esto: 1) as como nos informo el instructor, debido a las propiedades de resistencia del material, este se fue debilitando en la zona sujeta por las mordazas, en otras palabras esa regin era ms dbil, y efectivamente la rotura se dio de forma granular justo al nivel de las mordazas. 2) El fallo de la probeta puede atribuirse a un posible desperfecto mecnico de parte de la mquina universal, por lo tanto los datos obtenidos presentarn mucho porcentaje de variacin respecto a los datos que se esperaran obtener.

Debido a que el ensayo no resulto como se esperaba, era imposible obtener las propiedades mecnicas exacta del material con los datos obtenidos. Tomando una recomendacin de parte del instructor, el equipo uni los dos pedazos de la varilla rota y midi la longitud final de la varilla (61.3 cm). A partir de este dato se obtuvo una deformacin y se trabajo en base a este dato como si fuera tomado del tramo calibrado, es decir, considerando que la varilla si revent dentro del tramo calibrado. Sin embargo, con la teora proporcionada en clases, sabemos que este procedimiento es incorrecto, y por lo tanto los resultados obtenidos no son correctos, sino que son aproximaciones a los datos reales del material, esto explica el porque nuestros porcentajes de error son tan elevados. Hacemos nfasis en esto para que no se tomen los resultados obtenidos en este ensayo como absolutos o referencia para futuros ensayos. El valor promedio obtenido del modulo de Elasticidad (330.64 GPa) presenta un grado de error bastante alto en comparacin con el dato terico proporcionado en clases (207 GPa). En contraste los valores de Esfuerzos de Fluencia y ltimos (750 MPa y 821.72 MPa) son bastante alejados de los valores indicados en la tabla de propiedades. Estos datos sin afectados en mayor proporcin el hecho de que la falla no se dio donde se esperaba, ya que las deformaciones obtenidas con el deformimetro no eran exactamente las deformaciones propias del tramo calibrado. Como este era el segundo ensayo realizado por los miembros del equipo, pudimos notar ciertos cambios respecto a los datos obtenidos con el acero de medio contenido de carbono utilizado, en comparacin a una probeta de acero estructural utilizada en un ensayo previo. Pudimos notar que la probeta de medio contenido de carbono requiri casi el doble de carga para poder romperse, tambin este material no presento un punto de fluencia caracterstico, mientras que el otro material si lo presento. Esto indica la diferencia de elasticidad en ambos materiales. Otro punto que pudimos comparar fue el tipo de rotura en ambas probetas, la de esta vez presento una rotura plana granular, en una seccin en la que el rea no se redujo mucho, mientras que en el acero estructural presenciamos una rotura de cono inclinada con una reduccin de rea mucho mayor. Gracias a la experiencia obtenida en ambos ensayos, logramos ver como se comportaban dos materiales distintos sometidos a ensayos y confirmar muchos puntos tericos vistos en clases. Con el tipo de fractura que presento la probeta puede confirmarse que el acero utilizado no es un material muy dctil, habindose formado un corto granular y poca reduccin de rea. Nuestro porcentaje de elongacin fue de 25% mientras que se esperaba de 30%, por lo que se concluye que no hubo problemas con el estiramiento de la probeta en cuando a longitudes finales. En teora, si la rotura de la probeta se produce fuera de las marcas, el ensayo no debe considerarse vlido. Suele ser causado por un mal proceso de fabricacin. En ocasiones la entrada del molde no es la adecuada para facilitar el llenado, no se compacta bien el material y se produce la rotura por la seccin ms dbil.

Recomendaciones

Leer ms acerca de las propiedades del material a ensayar, para tener ms clara la idea de cmo se fracturara y en qu valores lo har y as tener ms seguridad del rango de carga en el cual es ms apropiado quitar el deformimetro de la probeta que est siendo ensayada.

Para la realizacin totalmente exitosa del ensayo de traccin del acero SAE 1040 , es recomendable que se calibre la mquina y el deformimetro correctamente , para que de esta manera los datos que proporcionen ambos sean ms exactos y se reduzca el porcentaje de error del ensayo. Adquirir el material en un establecimiento que de fe de la calidad del producto que ha sido adquirido y as estar ms seguros de que se obtuvo el material que se requera para el ensayo y los datos tericos se aproximen mas a los datos obtenidos en el ensayo

Bibliografa

Ciencia e Ingeniera de Materiales, William F. Smith, 3 edicin

Annual Book of ASTM Standars 2003, Vol. 00.001

Annual Book of ASTM Standars 2003, Vol. 01.04

Protocolo de Ensayo de Tensin, 1 edicin, Escuela colombiana de ingeniera

Manual de Mecnica Industrial , Vol. 1

Distribucin del TrabajoAlvaro Humberto Hernndez Roque HR11008

Tablas y grficos Conclusiones

Melissa Lissette Pea Muoz PM11014

Pasos a seguir

CalculosJuan Pablo Umaa Escalante UE11001

Material e Instrumentos

Anlisis de resultados y Recomendaciones

Carlos Armando Zelaya Cano ZC11001 Especificaciones del material

Normas del ensayo y material

Anexos

Normas del ensayo: A370 E8A continuacin se encuentra la traduccin de la norma para ensayos de tensin en materiales metlicos. La norma actual del ensayo es tal como se designa en el articulo A370 - 021. El nmero delante de la letra indica el ao de publicacin o ao de revisin (si la tiene) de la norma, en este caso, la norma fue pblica en 1937. La potencia del Epsilon indica un cambio de editorial para la ltima revisin de la norma. La norma E8 son las especificaciones de ensayos o Terminologa relacionada con Mtodos de Ensayos Mecnicos. Los siguientes prrafos fueron traducidos directamente de Libro Anual de Normas ASTM:

AlcanceEstos mtodos de ensayo, procedimientos y definiciones para las pruebas mecnicas de los aceros de forja y fundicin, aceros inoxidables y aleaciones relacionadas. Los ensayos mecnicos ac desarrollados se utilizan para determinar las propiedades requeridas y las especificaciones del producto. Las variaciones en los mtodos de ensayo se procuran evitarse, y los mtodos estndar de ensayo deben de realizarse seguidos para obtener resultados reproducibles y comparables. En aquellos casos en los que los requisitos de prueba para ciertos productos o materiales son nicos o la variabilidad con los procedimientos generales del mismo, el producto o los requisitos que el material presenta en base a sus especificaciones durante el ensayo estos debern de estudiarse con un mayor control.

Aparatos de ensayo y de Operaciones

Sistemas de Carga: Hay dos tipos generales de carga ing. sistemas, mecnica (potencia tornillo) y hidrulico. Estos difieren principalmente en la variabilidad de la tasa de aplicacin de la carga. Las mquinas de tornillo que consumen cantidades mayores de energa se limitan a un pequeo nmero de velocidades fijas libres durante la ejecucin. Algunos tornillos modernos de mquinas elctricas, y todas las mquinas hidrulicas permiten stepless variacin en toda la gama de velocidades.

La mquina de prueba de tensin deber mantenerse en buen estado en cuanto a la condicin de funcionamiento, saber utilizar slo en el intervalo de carga adecuado, y calibrarlo peridicamente. Muchas mquinas estn equipadas con grabadoras de tensin-deformacin para que automticamente se grafique y se realice un trazado de las curvas tensin-deformacin. Cabe sealar que algunos maquinas con estas grabadoras tienen un componente de medicin de carga totalmente separada del indicador de carga de la mquina de ensayo. Tales registradores se calibran por separado.

En cuanto a la funcin del agarre o sostenido que realiza el dispositivo de la mquina de ensayo para transmitir la carga de los cabezales de la mquina a la muestra sometida a prueba. El requisito esencial es que la carga se transmite axialmente. Esta implica que los centros de la accin realizada por las garras estarn alineados, en la medida de lo posible, con el eje de la muestra desde el comienzo y durante la prueba y que la flexin o torsin se mantiene al mnimo. En el caso de ciertas secciones probadas en su tamao completo,

Las cargas no axiales es inevitable y en tales casos se deber dar un rango permisible.

Velocidad de pruebas: La velocidad de las pruebas no ser mayor que aquella a la cual las lecturas referentes a la carga y la deformacin se puedan realizar con precisin. En las pruebas de produccin, la velocidad de la prueba es comnmente en trminos de velocidad de funcionamiento libre cruceta (velocidad de movimiento de la cruceta de la mquina de ensayo cuando no se realice bajo carga), en trminos de velocidad de separacin de las dos cabezales de la mquina de ensayo bajo carga.

Las siguientes limitaciones en la velocidad de las pruebas son recomendadas mientras sean adecuadas para la mayora de productos de aceros.

Tensin pruebas con mquinas de circuito cerrado (con retroalimentacin de control de la frecuencia) no se debe realizar utilizando el control de carga, ya que este modo de prueba dar como resultado la aceleracin de la cruceta a ceder y la elevacin de la resistencia a la medida de fluencia.

Cualquier velocidad conveniente de pruebas puede utilizarse hasta una mitad del punto de fluencia especificado o resistencia a la fluencia.

Cuando este punto es alcanzado, la tasa de funcionamiento libre de la separacin de la crucetas se ajustarn de manera que no exceda 1/16 pulgadas por minuto por pulgada de seccin reducida, o la distancia entre las mordazas para las muestras de ensayo que no tienen secciones reducidas. Esta velocidad se mantiene a travs del punto de fluencia o lmite elstico.

En la determinacin de la resistencia a la traccin, la tasa de funcionamiento libre de separacin de las cabezas no exceder 1/ 2 pulgadas por minuto por pulgada de seccin reducida, En cualquier caso, la velocidad mnima de prueba no podr ser inferior a 1/10 la especificaciones en cuanto a las tarifas mximas para determinar el punto de produccin o rendimiento la fuerza y la resistencia a la traccin.

Es permitido para ajustar la velocidad de las pruebas de la maquina mediante el ajuste de la velocidad de marcha libre a la cruceta encima de los valores especificados, ya que la velocidad de separacin de los cabezales bajo carga en estos ajustes de la mquina es menor que el de los valores especificados de velocidad libre de la cruceta en cuanto a su funcionamiento.

Como alternativa, si la mquina est equipada con un dispositivo para indicar el tipo de carga, la velocidad de la mquina a partir de la mitad del lmite de elasticidad o resistencia a la fluencia especificada a ceder o punto de fluencia se puede ajustar de modo que la tasa de destacando no exceda de 100 000 psi (690 MPa) / min. Sin embargo, la tasa mnima es de recalcar que no ser inferior a 10 000 psi (70 MPa) / min.

Parmetros de prueba de muestras

Seleccin: la seleccin de los cupones sern seleccionados de acuerdo con las especificaciones de los productos correspondientes. Productos de acero forjado suelen ser probados en la direccin longitudinal, pero en algunos casos, donde las dimensiones as lo permitan y el servicio lo justifique, las pruebas se encuentran en las direcciones transversales, radiales o tangenciales. Para Aceros forjados de matriz abierta, el metal para las pruebas de tensin se suele realizar al permitir que las extensiones o prolongaciones en uno o ambos extremos de las piezas forjadas, ya sea en todo o un nmero representativo de lo dispuesto, y las especificaciones del producto.

Las muestras de ensayo se toman normalmente en la mitad del radio. Ciertas especificaciones del producto permiten el uso de una muestra o la destruccin de una parte de la produccin para fines de prueba, proporcionado por el aumento del dimetro, el grosor o la longitud de la forja. Algunos materiales forjados de disco o anillo, que se trabajan o ampliado por forjar en una direccin perpendicular al eje de la forja, por lo general tienen su extensin principal a lo largo crculos concntricos y para forjas, tal es la tensin tangencial de estos materiales que se obtienen de metal extra en la periferia o final de la forja. Para algunas piezas de forja, tales como rotores, radiales los ensayos de traccin son necesarios. En tales casos, las muestras se cortan desde ubicaciones especificadas.

Tamao y ToleranciasTest de especmenes deben ser plenamente de espesor o seccin de material de laminado, o puede mecanizar a la forma y las dimensiones, ambos inclusive. La seleccin del tamao y tipo de muestra es prescrita por el pliego de condiciones correspondiente. Especmenes completos Seccin que debe de ensayarse en 8-en. (200-mm) calibre longitud a menos que se representa en las especificaciones del producto.

Adquisicin de analizar muestrasLa muestra deber ser esquilada, en blanco, aserrado, trepanado porciones del material. Por lo general son maquinados para tener una seccin transversal reducida en la mitad de la longitud con el fin de obtener uniforme distribucin de la presin sobre la seccin transversal y para localizar la zona de fractura.

Cuando los cupones de prueba se cortan, se blanquean, se asearan, o el oxgeno da lugar al corte, se debe tener cuidado de eliminar por mecanizado todas las imperfecciones, trabajado en fro o calor afectadas zonas desde los bordes de la seccin utilizada en la evaluacin de la prueba.

El envejecimiento de las muestras de ensayo. A menos que se especifique lo contrario, se permitir a los especmenes de prueba de tensin de edad. El tiempo del ciclo de temperatura empleado debe ser tal que los efectos de los tratamientos anteriores no ser cambiado considerablemente. Puede ser realizado por el envejecimiento a temperatura ambiente 24 a 48 tiempo ms corto a temperaturas moderadamente elevadas por ebullicin en agua, calefaccin en aceite o en un horno. Medicin de las dimensiones de las probetas:

Las muestras rectangulares estndar: para determinar el tiempo ms corto a temperaturas moderadamente elevadas por ebullicin en agua, calefaccin en aceite o en un horno. Es importante, por tanto, que la atencin sea ejercida en la preparacin de muestras, en particular en el mecanizado, para asegurar un buen acabado.

Es deseable que el rea de seccin transversal de la espcimen ms pequeo este en el centro de la longitud de la medicin para asegurar fractura dentro de la longitud de referencia. Esto est previsto en la conicidad en la longitud de los lmites permitidos para cada uno de los especmenes. Para materiales frgiles es aconsejable tener volmenes de radio grandes en los extremos de la longitud de los medidores.

Tipo de muestra

Algunas muestras se utilizan para transformar materiales metlicos en forma material de placa, estructurales y tamao de las formas de barras y plana que tiene un espesor nominal de 3/16 pulgadas (5 mm) o ms. Cuando las especificaciones del producto lo permiten, otros tipos de muestras pueden ser utilizados.

De hojas Tipo de muestra

Este tipo de muestra se utiliza para probar los materiales metlicos en la forma de hojas, lminas, alambre plano, tira, banda, y el aro que va en espesor nominal de 0,005 a pulg (0,13 a 19 mm).

Las muestras de la Ronda

El estndar de 0.500-in. (12,5 mm) de dimetro prueba ronda en donde el espcimen se utiliza muy generalmente para probar materiales metlicos, tanto Reparto y forjado. Tambin muestra pequeos especmenes tamao proporcional a la muestra estndar. Estos se pueden usar cuando es necesario para probar materiales de la que la muestra estndar o especmenes se muestra los cuales no se puede preparar. Otros tamaos de pequeo y redondo especmenes pueden ser utilizados. En cualquier espcimen de tal tamao pequeo es importante que la longitud de referencia para la medicin de la elongacin ser cuatro veces el dimetro de la muestra. La forma de los extremos de las muestras fuera de la longitud calibrada ser la adecuada para el material y de una forma a encajar los soportes o mordazas de la mquina de ensayo de modo que las cargas se aplican axialmente.

Determinacin de las propiedades de traccin

Rendimiento de punto lmite de fluencia es la tensin primero en un material, menor que la tensin mxima obtenible, en el que un aumento se produce sin un aumento de estrs.

Lmite de elasticidad es destinada a la aplicacin slo para materiales que pueden exhibir la caracterstica nica de mostrar un aumento de la deformacin sin un aumento del estrs.

El diagrama de tensin-deformacin se caracteriza por un codo o discontinuidad. El punto de fluencia se puede determinar por uno de los siguientes mtodos:

Liberacin de la viga o mtodo de detencin del puntero: En este mtodo, se aplica una carga en aumento a la probeta a un ritmo uniforme. Cuando se usa una de las poleas de la maquina de equilibrio, mantenga la viga en balance manteniendo el equilibrio al mismo ritmo. Cuando se alcance el punto de fluencia de la probeta, el incremento de la carga se detendr, pero mueva el punto de equilibrio un poco ms delante de la posicin de equilibrio, y la viga de la mquina descender un poco por un corto pero apreciable intervalo de tiempo. Cuando se cuenta con una mquina equipada con un indicador de carga, la mquina tundra un ligero retraso con la medida correspondiente del peso de la viga. Observe la carga del peso de la viga o a la detencin del puntero y anote las correspondientes puntos de fluencia.

Mtodo del Diagrama Autogrfico: Cuando se tenga una autogrfica con un punto de rodilla, tomar el punto de fluencia correspondiente indicado por la rodilla, o el punto en el que la curva empieza a descender.

Mtodo de la Extensin Total bajo Carga: Cuando la probeta o material usado en el ensayo no presente una desproporcionalidad bien definida que caracterice el punto de fluencia por el peso de la viga, al igual que en la detencin del puntero o el diagrama autogrfico previamente descritos, una forma equivalente aproximada del punto de fluencia de significado prctico puede encontrarse utilizando el siguiente mtodo y registrarse con un punto de fluencia valido: colocar un extensmetro de clase C o de calidad superior a la probeta. Cuando la carga alcance una elongacin especifica anotar la correspondiente carga como fuerza de fluencia.

Fuerza de fluencia

La fuerza de fluencia es la carga en la que el material presenta un lmite de desviacin especfica de la proporcin de la resistencia de carga. La desviacin se expresa en trminos de la carga, en porcentaje, extensin total bajo carga, etc. La fuerza de fluencia puede ser determinada por uno de los siguientes mtodos:

Mtodo del contrapeso: para este mtodo, es necesario guardar los datos (autogrficos o numricos) de diagrama de esfuerzo-deformacin que resultara. En el diagrama, trazar el Om equivalente al especificado en el valor del contrapeso, dibujar mn paralelo a OA, y as encontrar r, la interseccin de mn con la curva correspondiente a la carga R, el cual es la fuerza de fluencia. Al anotar los valores de fuerza de fluencia obtenidos con este mtodo, el valor del contrapeso especificado o usado, o ambos, deber colocarse en parntesis junto a la fuerza de fluencia, por ejemplo:

Fuerza de fluencia (0.2% contrapeso) = 52,000 psi (360 MPa)

Cuando el contrapeso es 0.2% o ms, el extensometro usado deber ser de la clase B2 o por lo menos contener una escala de 0.05 a 1.0%. Si se obtiene un contrapeso menor, puede ser necesario utilizar un dispositivo aun ms preciso (es decir, de clase B1) o reducir el lmite inferior del rango de fuerzas (por ejemplo, a 0.01%) o ambos.

Mtodo de extensin bajo carga: para pruebas de determinacin de la aceptacin o rechazo de materiales cuyas caractersticas de esfuerzo-deformacin son bien conocidas debido a previos ensayos similares del mismo material, la deformacin total correspondiente a la fuerza en el contrapeso especificado ocurrir en un lmite satisfactorio. La carga del espcimen, cuando se alcance la mxima elongacin, ser el valor de la fuerza de fluencia. Al anotar los valores de fuerza de fluencia obtenidos con este mtodo, el valor de la extensin especificada, o usada, o ambos, se deber colocar junto al valor de la fuerza de fluencia en parntesis, por ejemplo:

Fuerza de fluencia (0.5% EUL) = 52,000 psi (360 MPa)

Resistencia a tensin

Calcule la resistencia mxima a tensn del material dividiendo la carga mxima aplicada durante el ensayo sobre el rea transversal original de la probeta.

Elongacin

Para calcular la elongacin de los puntos calibrados, junte las puntas quebradas de la probeta con cuidado y mida la distancia entre los puntos calibrados. Un porcentaje de la escala que dice 0.5% puede ser usado. La elongacin ser el incremento respecto a la longitud original expresada en porcentaje.

Si una parte de la rotura no encaja al juntarlas, o sobre sale de la probeta, u obstaculiza la toma de medidas entre los puntos calibrados, entonces la elongacin obtenida puede que no sea representativa para el material. Si la medida de la elongacin si cumple con las condiciones mnimas especificadas, no habr necesidad de otras pruebas, pero si no se cumpli alguna condicin, descarte los resultados y repita el ensayo.

Reduccin del rea

Al igual que en la elongacin, junte las zonas fracturas y mida el nuevo dimetro del cuello formado o de la seccin mas delgada de la zona de corte. La diferencia entre la nueva rea y el rea original de la superficie transversal expresada en porcentaje ser la reduccin del rea.

Donde:

Ao: rea inicial de la probeta (cm2)

A : rea final de la probeta (cm2)

Donde:

Lo: Longitud Inicial calibrada (cm)

L: Longitud final calibrada (cm)

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