Ensayo de tracción

 

l ensayo de tracción en ingeniería es ampliamente utilizado,

pues suministra información sobre la resistencia de los

materiales utilizados en el diseño y también para verificación de

especificaciones de aceptación.

todos los materiales metálicos tienen una combinación de

comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción.

elasticidad: es la propiedad de un material en virtud de la cual las

deformaciones causadas por la aplicación de una fuerza

desaparecen cuando cesa la acción de la fuerza.

"un cuerpo completamente elástico se concibe como uno de los que

recobra completamente su forma y dimensiones originales al

retirarse la carga". ej: caso de un resorte o hule al cual le aplicamos

una fuerza.

plasticidad: es aquella propiedad que permite al material soportar

una deformación permanente sin fracturarse.

todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en

el  sentido de aplicación de la fuerza. en el caso del ensayo de

tracción, la fuerza se aplica en dirección del eje de ella y por eso se

denomina axial, la probeta se alargara en dirección de su longitud y

E

se encogerá en el sentido o plano perpendicular. aunque el esfuerzo

y la deformación ocurren simultáneamente en el ensayo, los dos

conceptos son completamente distintos.

 

Practica de laboratorio

EL conocimiento de las propiedades de los materiales utilizados en

Ingeniería es un aspecto fundamental para el diseñador en su

propósito de desarrollar las mejores soluciones a las diversas

situaciones que se presentan en su cotidiano quehacer.

La realización correcta de ensayos en los materiales, nos permite

conocer su comportamiento ante diferentes circunstancias, al igual

que la determinación de sus propiedades fundamentales.

En esta practica analizaremos el comportamiento del acero al ser sometido a

un esfuerzo de tensión uniaxial.

 

El ensayo se realiza en una Máquina Universal (figura1.2) y la operación

consiste en someter una probeta (ver figura 1.1) a una carga monoaxial

gradualmente creciente (es decir, estática) hasta que ocurra la falla.

 

 

 

Tablas

Tabla 1.1. medidas de las probetas

MATERIAL L (mm) d (mm) LR (mm) LO (mm) do (mm) doProm (mm) Area (mm2)

Acero

140 18,8 25,85 409,4

9,425592.179,45

137 18,65 25 409,65

9,625604.749,6

 

Tabla 1.2. Material: acero

P  Kpa P N N/mm2 P  Kpa P N N/mm2 0 0 0 0,00 0 0,00 0 0 0 0,00 0,0010 500 3,925 0,01 0,25 0,03 10 500 3,925 0,01 0,0320 500 3,925 0,01 0,5 0,01 20 500 3,925 0,01 0,0130 500 3,925 0,01 0,75 0,01 30 500 3,925 0,01 0,0140 750 5,8875 0,01 1 0,01 40 750 5,8875 0,01 0,0150 1250 9,8125 0,02 1,25 0,01 50 1250 9,8125 0,02 0,0160 1500 11,775 0,02 1,5 0,01 60 1500 11,775 0,02 0,0170 1750 13,7375 0,02 1,75 0,01 70 2000 15,7 0,03 0,0180 2250 17,6625 0,03 2 0,01 80 2500 19,625 0,03 0,0290 2750 21,5875 0,04 2,25 0,02 90 2750 21,5875 0,04 0,02

100 3000 23,55 0,04 2,5 0,02 100 3000 23,55 0,04 0,02120 3750 29,4375 0,05 3 0,02 120 3750 29,4375 0,05 0,02140 4500 35,325 0,06 3,5 0,02 140 4750 37,2875 0,06 0,02160 5250 41,2125 0,07 4 0,02 160 5250 41,2125 0,07 0,02180 6250 49,0625 0,08 4,5 0,02 180 6500 51,025 0,08 0,02200 7000 54,95 0,09 5 0,02 200 7500 58,875 0,10 0,02220 7750 60,8375 0,10 5,5 0,02 220 8000 62,8 0,10 0,02240 8250 64,7625 0,11 6 0,02 240 8500 66,725 0,11 0,02260 8500 66,725 0,11 6,5 0,02 260 8750 68,6875 0,11 0,02280 8750 68,6875 0,12 7 0,02 280 9000 70,65 0,12 0,02300 8750 68,6875 0,12 7,5 0,02 300 9000 70,65 0,12 0,02350 8750 68,6875 0,12 8,75 0,01 350 9000 70,65 0,12 0,01400 8500 66,725 0,11 10 0,01 400 8750 68,6875 0,11 0,01450 8250 64,7625 0,11 11,25 0,01 450 8500 66,725 0,11 0,01500 8000 62,8 0,11 12,5 0,01 500 8250 64,7625 0,11 0,01

550 7500 58,875 0,10 13,75 0,01 550 7750 60,8375 0,10 0,01

 

Procedimiento

Antes de comenzar a realizar los ensayos de tracción se deben tomar las

respectivas medidas de las probetas indicadas en la figura 1.1.

este procedimiento de medición es efectuado con una gran precisión debido

a la correcta utilización del "pie de rey", un instrumento de medición de

vital importancia para tomar el valor de nuestros datos.

   

Para tomar las medidas de nuestras probetas utilizaremos las unidades del

sistema métrico internacional (SI) expresando dichas medidas en milímetros

(mm)

Es muy importante ser bastante cuidadosos en la toma de estas medidas ya

que después de someter las probetas a los ensayos de tracción por medio de

la maquina universal (figura 1.2) , se van a comparar finales, tanto la

longitud de la probeta como el diámetro de la misma.

          

 

                      

Después de realizar todas las medidas a nuestras probetas, procedemos a

efectuar el ensayo de tracción con la probeta numero uno (P1) a través de la

maquina universal. se indican cada una de sus partes en la figura 1.2

 

Maquina universal para ensayo de tracción

 

Manómetros

     

    

 

La máquina universal  impone la deformación desplazando el cabezal móvil a

una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija

entrega una señal que representa la carga aplicada, las máquinas poseen un

plotter que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leída.

1. Se Prepara la máquina para ensayos a tracción: se  colocan los aditamentos        correspondientes para sujetar la probeta.

              2.   Enrosque la probeta en los respectivos sujetadores, dejando que

              3.   sobresalgan aproximadamente dos hilos de rosca en cada extremo.

              4.   Aplique una pequeña precarga a la probeta hasta que el movimiento de

                     la aguja en el manómetro sea inminente.

              5.   Gradúe el indicador (Deformímetro) en "cero".

              6.   Aplique carga de una manera continua y lenta y vaya tomando lecturas

                    en el manómetro.

              7.   Una vez ocurra la falla, retire las partes de la probeta ensayada,

                     preséntelas y mida el diámetro de la sección de rotura así como la nueva

                     longitud entre los puntos de calibración.

             8.    Coloque una nueva probeta en la máquina y repita los pasos anteriores.

 

 

     Actividades a realizar

     Antes de la práctica

    1. Clases de fracturas en materiales metálicos sometidos a tracción

    (Realice gráficas).

    Las clases de fracturas son:

Fractura Dúctil Fracturas  Frágil Fractura por Fatiga Fractura por Termofluencia y Esfuerzo Fractura por esfuerzo asistido por corrosión

     

CURVA MATERIAL DUCTIL

CURVA DE MATERIAL SEMIDUCTIL

 

    2. Características del diagrama esfuerzo-deformación para materiales

    frágiles (Realice la gráfica). Compare con el diagrama para materiales dúctiles.

   

Las curvas tienen una primera parte lineal llamada zona elástica, 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 elástica se cumple:

F = K (L - L0)

F: fuerzaK: cte del resorteL: longitud bajo cargaL0: longitud inicial

Cuando la curva se desvía de la recta inicial, el material alcanza el punto de fluencia, desde aquí el material comienza a adquirir una deformación permanente. A partir de este punto, si se quita la carga la probeta quedaría más larga que al principio. Deja de ser válida nuestra fórmula F = K (L - L0) y se define que ha comenzado la zona plástica del ensayo de tracción. El valor límite entre la zona elástica y la zona plástica es el punto de fluencia (yield point) y la fuerza que lo produjo la designamos como:

F = Fyp (yield point)

Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a un máximo en F = Fmáx. Entre F = Fyp y F = Fmáx la probeta se alarga en forma permanente y

repartida, a lo largo de toda su longitud. En F = Fmáx la probeta muestra su punto débil, concentrando la deformación en una zona en la cual se forma un cuello.

La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura.

 Figura 1.3. Diagrama esfuerzo-deformación de materiales

posible distinguir algunas características comunes a los diagramas de varios grupos de materiales y dividirlos en dos amplias categorías: materiales dúctiles y materiales frágiles.

La única diferencia entre ellos es la resistencia que alcanzan.

 3. ¿Influye la velocidad de aplicación de la carga en los ensayos? Explique.

Cuando en la norma particular del `producto no se indique la velocidad de ensayo, es recomendable usar, una de las que se indican a continuación.

Periodo o intervalo elástico, usar una velocidad igual o inferior al 5% de la longitud entre marcas por minuto ( 0.05% Lo/min) o un aumento de tensión de 10 N/mm^2.min.

Periodo o intervalo plástico, usar una velocidad igual o inferior al 40% de la longitud entre marcas por minuto ( 0.40 Lo/min).

Mantener constante la velocidad en ambas zonas y pasar de una velocidad a la otra en forma progresiva, evitando cambios bruscos

si por que entre mas lento se estire un material como el acero mayor es la elongación en el material  ante de fatigarse que es cuando se rompe el material.

     Otras

    1. Mencione tres objetivos específicos.

Calcular la ductilidad de cada uno de loa materiales ensayados. Calcular el modulo de elasticidad de cada uno de los materiales

ensayados. Comparar los valores hallados para los módulos de elasticidad con los

tabulados.

    2  Registre en las tablas 1.1 y 1.2 los datos de acuerdo con el

    procedimiento.

    1 ¿Influye la temperatura en los resultados de las pruebas de tracción?

          Explique.

si por que las propiedades a la tracción dependen de la temperatura. el esfuerzo de cedencia, la resistencia a la tracción y el modulo de elasticidad disminuye a temperaturas mas altas, en tanto que, por lo general, la ductilidad se incrementa. 

    2. Dibuje en papel milimetrado y en una misma gráfica, las curvas

    esfuerzo-deformación para cada uno de los materiales ensayados. Analícelas

    y compárelas.

    

     Calcule la ductilidad de cada uno de los materiales ensayados. Analice

    y compare.

  Probeta 1 

 

 

Probeta 2

    

 

¿Qué clase de fractura presentaron los materiales ensayados?

        La clase de fractura es fractura dúctil

Ensayo y cálculos realizados por:

Ing. Jorlan Verona Lobo    c0104008@unitecnologica.edu.co

Ing. Alvaro Ruiz Reyes      c0104022@unitecnologica.edu.co

Ing. Freddy Sarmiento       c0104075@unitecnologica.edu.co

 

Profesor

Ing. Dawin Jimenez      dajivar@gmail.com

 

 

Bibliografia

http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/

apuntes/materiales/materials3.html 

http://materiales.eia.edu.co/laboratorios/

traccion/ensayo_de_traccion1.htm