Informe Final Resistencia de Materiales...

Laboratorio de Resistencia de Materiales

2013Laboratorio de Resistencia de MaterialesPresentado a: I.C. Carlos HasbnRayza Montes Cantillo, Mayra Ochoa Martnez, Leonardo Orozco Padilla, Habib Urina Fernndez.universidad autnoma del caribe

LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES

PRESENTADO POR:

RAYZA ISABEL MONTES CANTILLOMAYRA ALEJANDRA OCHOA MARTNEZ LEONARDO ANTONIO OROZCO PADILLAHABIB JOEL URINA FERNNDEZ

A:ING. CARLOS HASBN CCERES UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL CARIBE

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERA INGENIERA INDUSTRIAL 28 DE OCTUBRE DE 2013ENSAYO DE FLEXIN

Rayza Montes Cantilloe-mail: [email protected] Ochoa Martneze-mail: [email protected] Orozco Padillae-mail: [email protected] Fernndeze-mail: [email protected]


RESUMEN:Esta experiencia de laboratorio busca analizar las caractersticas de fractura por flexin en los metales y madera, esto mediante una probeta de seccin circular a la que se le aplica una carga en el centro de su eje longitudinal. Es decir, pares de fuerzas perpendiculares a su eje longitudinal, ocasionando que se generen esfuerzos de tensin y de compresin en la viga. El desplazamiento vertical medido desde la posicin inicial del eje hasta la posicin deformada en cualquier punto de la viga se denomina deflexin. Con los resultados se busca establecer la relacin entre carga y deflexin y deflexin y longitud. PALABRAS CLAVES: Carga, deflexin, esfuerzo, fractura, longitud.ABSTRACT: This laboratory experience is to analyze the characteristics of bending fracture in metals, this through a circular section specimen to which a load is applied at the center of its longitudinal axis. Ie torques perpendicular to its longitudinal axis, causing it to generate tensile and compression beam. Vertical displacement measured from the initial position of the shaft to the deformed position at any point of the beam is called deflection. With the results we seek to establish the relationship between load and deflection and deflection and length.KEYWORDS: Load, deflection, strain, fracture length.1. INTRODUCCINSe denominaflexinal tipo de deformacin que presenta un elemento estructural alargado en una direccin perpendicular a sueje longitudinal. Un caso tpico son lasvigas, las que estn diseadas para trabajar, principalmente, por flexin. Igualmente, el concepto de flexin se extiende a elementos estructurales superficiales comoplacas o lminas.Un objeto sometido a flexin presenta una superficie de puntos llamadafibra neutral tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no vara con respecto al valor antes de la deformacin. El esfuerzo que provoca la flexin se denomina momento flector.La mayora de las estructuras y mquinas poseen miembros cuya funcin primaria es resistir las cargas que causan la flexin. El ensayo de flexin puede servir entonces como medio directo para evaluar el comportamiento bajo cargas flexionantes, particularmente para determinar los lmites de la estabilidad estructural de las vigas.2. OBJETIVOS Conocer el funcionamiento y manejo de la mquina.

Utilizar adecuadamente el extensmetro y el vernier.

Estudiar las caractersticas de la fractura por flexin en los materiales dctiles yfrgiles.

Determinar la relacin entre carga y deflexin para los materiales ensayados.

Determinar la relacin entre longitud y deflexin para los materiales ensayados.

Comparar los resultados para los materiales ensayados.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

Mquina para ensayo de flexin.

Extensmetro.

Vernier.

Probetas.

4. PROCEDIMIENTOParte A: Observacin de la relacin entre carga y deflexin Medir las dimensiones de la probeta.

Colocar la probeta en los apoyos con un claro L de 600 mm.

Colocar el dispositivo de carga en el centro del claro.

Montar el extensmetro y calibrarlo.

Aplicar la carga de desde cero hasta 20 N con incrementos de 5N.

Leer las deflexiones correspondientes a cada carga y registrarlas en la tabla 24.

Repetir el procedimiento para los otros materiales.

Parte B: Observacin de la relacin entre deflexin y longitud del claro de la viga. Disminuir la distancia entre apoyos de la viga a 500 mm.

Aplicar una carga de 10 N, leer y tabular la deflexin resultante para todos los materiales en la tabla 24.

Disminuir la distancia entre apoyos de la viga a 400 mm y repetir la experiencia.

Disminuir la distancia entre apoyos de la viga a 300 mm y repetir la experiencia.

5. EVALUACIN

Determinar el momento flector mximo de la viga, el esfuerzo por flexin mximo y el mdulo de elasticidad para cada uno de los materiales ensayados. Registrar los datos en las tablas 25 y 26.

Comparar los resultados obtenidos para los materiales ensayados.

Elaborar una grfica de carga contra deflexin con los resultados obtenidos para los materiales ensayados en la parte A del procedimiento.

Elaborar una grfica de longitud contra deflexin con los resultados obtenidos para los materiales ensayados en la parte B del procedimiento.

Determinar las caractersticas de la fractura por flexin para materiales dctiles y frgiles.

6. DESARROLLO Y CALCULO

Dimetro de la probeta

Distancia al centro de gravedad

Hallamos el momento de inercia

Hallamos el momento flector mximo: por formula y por diagramas de flector y cortante.Por formula: Para la N

Para la

Para la

Para la

Por diagramas:Para la

5N

A B0,3 m 0,3 m

cortante0,3m2,5N

0,3m

2,5N

Flector

0,75

Para la 10N

A B 0,3 m 0,3 m

Cortante5 N0,3m

0,3m

5 NN

Flect1,5or

Para la 15 N

A B 0,3 m 0,3 m

Cortante7,5 N0,3m

0,3m

7,5 NN

Flect2,25or

Para la 20 N

A B 0,3 m 0,3 m

Cortante10 N0,3m

0,3m

10 NN

Flect3or

Datos obtenidos a partir del ensayo:

Tabla 24MATERIAL BRONCE ALUMINIO ACERO

F(N) (mm) (mm) (mm)

50,8890,83820,508

101,95582,43841,016

152,38764,16561,7018

203,60685,30862,2352

L(mm) (mm) (mm) (mm)

3000,22860,20320,0762

4000,6350,8890,3048

5001,37161,82880,5842

6002,18442,94641,0414

Para ver los datos de la parte A (tabla 25) y B (tabla 26) por favor ir al documento de Excel que esta adjunto a este ensayo. COMPARACIN MATERIALES ENSAYADOS:Al realizar la comparacin lo que se observa en los datos obtenidos es:El momento flector y el esfuerzo cortante son los mismos para cada uno de los materiales con la misma fuerza aplicada, es decir en la fuerza de 5, 10, 14 y 20 N para cada material. Esto debido a que estos valores dependen de la fuerza, la longitud y el dimetro, y en este caso variable fueron las mismas.El mdulo de elasticidad para los tres materiales nos muestra la resistencia que tienen a la deformacin, por lo tanto se puede observar que el material ms resistente es el aluminio ya que arroja el Epromms alto y el material menos resistente a la flexin es el bronce.

GRFICAS Carga contra deflexin

Longitud contra deflexin

LOS CALCULOS DETALLADOS DE LA PARTE A Y B SE ENCUENTRAS EN LA HOJA DE EXCEL Y ASI MISMO EL DE MADERA.CARACTERSTICAS DE LA FRACTURA POR FLEXIN Los materiales dctiles, que comprenden el acero estructural y muchas aleaciones de otros materiales, se caracterizan por su capacidad para fluir a temperaturas normales. Al someter la probeta a carga creciente, su longitud aumenta primero linealmente con la carga ya una tasa muy lenta. Sin embargo, despus de que se alcanza un valor crtico del esfuerzo, la probeta sufre grandes deformaciones con un pequeo aumento de la carga aplicada. Esta deformacin ocurre por deslizamiento del material en superficies oblicuas y se debe principalmente a esfuerzos cortantes. Los materiales frgiles como fundicin, cristal y la piedra se caracterizan porque la ruptura ocurre sin que se presente antes un cambio importante en la tasa de alargamiento. As, para materiales frgiles no hay diferencia entre resistencia ltima y resistencia a la ruptura. Tambin, la deformacin en el momento de la ruptura es mucho ms pequea para materiales frgiles que para materiales dctiles. Se concluye que los esfuerzos normales son los principales causantes de la falla de los materiales quebradizos. Se supone que las pruebas de tensin se ejecutan a temperaturas normales. Sin embargo, un material dctil a temperaturas normales puede presentar las caractersticas de un material frgil, a temperaturas muy bajas, mientras que un material normalmente frgil puede comportarse como dctil a muy altas temperaturas. A temperaturas distintas de las normales uno debe referirse a materiales en estado dctil o en estado frgil y no, a materiales dctiles o frgiles.

7. CONCLUSIONESCon el desarrollo del anterior ensayo de flexin se puede concluir:

El mdulo elstico longitudinal es un parmetro que caracteriza el comportamiento de un material elstico. Siendo una constante independiente del esfuerzo, siempre que no exceda de un valor mximo denominado lmite elstico.

Es importante de identificar las caractersticas de los materiales para saber qu tan dctil o frgil son.

La relacin entre carga y deflexin y longitud y deflexin de los materiales.

Figura 1Figura 2

8. BIBLIOGRAFA

HIBBELER, R.C. (2006). Mecnica de materiales. (6ta ed.)Mxico: Pearson Education. TIMOSHENKO, Stephen P. (1974). Mecnica de Materiales, Unin Tipogrfica. Mxico: Editorial Hispano Americana. BEER, F., JOHNSTON, R. (2004). Mecnica de materiales. (3ra ed.). Mc Graw Hill. HASBUN CARLOS. Gua de Laboratorio de Resistencia de Materiales. Experiencia Ensayo de Flexin en metales. Universidad Autnoma del Caribe.


ENSAYO DE TRACCIN EN METALESRayza Montes Cantilloe-mail: [email protected] Ochoa Martneze-mail: [email protected] Orozco Padillae-mail: [email protected] Fernndeze-mail: [email protected]

RESUMEN: Se dice queun cuerpo se encuentra sometido a traccin simple cuando sobre su seccin transversal se aplican cargas normales uniformemente repartidas tendiendo a producir su alargamiento.Por las condiciones de ensayo, es posible inferir que el de traccin esttica es el que mejor determina las propiedades mecnicas de los metales, o sea aquella que definen sus caractersticas de resistencia y deformabilidad. Permite obtener, bajo un estado simple de tensin, el lmite de elasticidad o el que lo reemplace prcticamente, la carga mxima y la consiguiente resistencia esttica. En los valores obtenidos se fijan los de las tensiones admisibles, mientras que el comportamiento del material sometido a otro tipo de solicitacin es posible conocerlo mediante el empleo de medios empricos. Cuando la probeta se encuentra bajo un esfuerzo esttico de traccin simple, se estudia la relacin que se produce entre la carga aplicada a medida que aumenta y las deformaciones que estas producen.PALABRAS CLAVES: Deflexin, Fractura, Carga, Esfuerzo, Longitud.ABSTRACT:We say that a body is subjected to simple tension when on its cross section normal loads are applied uniformly distributed tending to produce its elongation. For the test conditions, it is possible to infer that the static traction is best determined by the mechanical properties of the metals, or one which defines its characteristics of strength and deformability. Lets get under a simple state of stress, the yield or replace it practically, the maximum load and the resulting static resistance. The values obtained are set of allowable stresses, while the material behavior under another type of solicitation is possible to know by using empirical means.When the specimen is under a simple tensile static stress, studies the relationship that occursbetween the applied load and with increasing deformation they produce.KEYWORDS: Deflection, Fracture, Load, Strain, Length.1. INTRODUCCINLa principal caracterstica del ensayo de Traccin en mentales consiste en la aplicacin de una fuera lenta y que someta a la probeta a su accin en sentido opuesto tendiendo a estirarla, permitiendo establecer propiedades tales como: su mdulo es elasticidad, lmite de fluencia, lmite de proporcionalidad, lmite elstico, punto de rotura, estriccin, resiliencia, tenacidad, entre otras propiedades.En la actualidad encontramos muchos materiales sometidos a traccin, en especial los utilizados en la construccin tales como la roca, el hormign, el acero, etc.Durante la prueba se aplica una fuerza que tira el material y tiende a estirarlo reduciendo su dimetro.

Por lo general esta prueba se inicia con una longitud y rea iniciales. Durante la prueba ocurre un estiramiento, estrangulamiento y por ltimo se fractura. A partir de la curva esfuerzo-deformacin se determinan las propiedades mecnicas del material; existen dos tipos de curvas: 1) curva esfuerzo-deformacin de ingeniera que es la ms utilizada para el diseo y se basa en las condiciones originales del espcimen. 2) curva esfuerzo-deformacin verdadero que se utiliza para la manufactura y se basa en condiciones de cualquier instante. Para el desarrollo de nuestra experiencia basamos los clculos respecto a la esfuerzo-deformacin ingenieril.

2. OBEJTIVOS

Objetivo General

Aprender a determinar mediante el ensayo de traccin las propiedades mecnicas de los materiales que se derivan de este ensayo.

Objetivos Especficos

Conocer el funcionamiento y manejo de la mquina para ensayos de traccin.

Utilizar correctamente el extensmetro y el vernier.

Determinar el mdulo de elasticidad, lmite de fluencia, resistencia a la traccin, porcentaje de alargamiento y porcentaje de reduccin de rea del material ensayado.

Determinar los tipos de fractura en diferentes materiales. Determinar la relacin entre esfuerzo y deformacin unitaria para los materiales ensayados.

Comparar las propiedades entre los diferentes materiales ensayados.


Mquina para pruebas de traccin

Figura 1

Vernier

Figura 2 Probetas

Figura 3 Extensmetro (comparador de cartula o deformmetro)

4. PROCEDIMIENTO

Medir en la probeta las dimensiones d0 y L0.

Llevar la mquina de ensayo de traccin hasta la posicin inicial.

Montar la probeta en la mquina en ensayo de traccin.

Colocar el deformmetro,

Aplicar lentamente una fuerza de 1 KN y ajustar el deformmetro en cero.

Aplicar la carga lentamente.

Leer los valores para carga y deformacin hasta la rotura de la probeta.

Eliminar la carga y retirar la probeta fracturada.

Medir en la probeta fracturada las dimensiones du y Lu.

5. EVALUACIONDATOS PARA EL ENSAYO DE TRACCINMATERIALALUMINIOACEROBRONCECOBRE

L0 (mm)77,4

D0 (mm)12,5

A0 (mm)2122,71

LU (mm)85,4

DU (mm)8

AU (mm)250,26

Tabla 11. Determinar las caractersticas de la fractura de cada material.R: De acuerdo a las caractersticas mencionadas a continuacin podemos decir que en el acero se presento una fractura dctil. Elongacin del material Deformacin plstica permanente Reduccin del rea transversal Formacin de cuello de botella en el rea fracturadaEs importante tener en cuenta que la carga mxima y la carga de fractura no son iguales, esto se debe a que el material empieza a ceder hasta fracturarse despus que se haya deformado plsticamente alcanzo su mximo valor de carga.Una de las causas principales que originan este tipo de fracturas son las impurezas del material y las inclusiones por factores externos que este pueda tener, como los xidos por ejemplo.La formacin de la fractura se da de la siguiente manera:Comienza con la formacin de un cuello y la formacin de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en direccin perpendicular a la tensin aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia su direccin a 45 con respecto al eje de tensin y resulta una fractura de cono y embudo.2. Clasificar como dctiles o frgiles los materiales segn la fractura presentada.R: De acuerdo al tipo de fractura, decimos que el acero es una material dctil.Los materiales dctiles como el acero se caracterizan por fluir a temperaturas normales. Cuando se somete la probeta a carga creciente, su longitud aumenta primero linealmente con la carga y a una tasa muy lenta. As, la porcin inicial del diagrama esfuerzo deformacin es una lnea recta con una pendiente pronunciada. Sin embargo, despus de que se alcanza un valor crtico del esfuerzo, la probeta sufre grandes deformaciones con un pequeo aumento de la carga aplicada. Esta deformacin ocurre por deslizamiento del material en superficies oblicuas y se debe principalmente a esfuerzos cortantes.

Figura 53. Transformar las cargas en esfuerzos.Carga (N)rea (mm^2)Esfuerzo (Mpa) = /Ao

0122,710

3500122,7128,5225328

6400122,7152,15548855

9600122,7178,23323283

12800122,71104,3109771

15300122,71124,6842148

20600122,71167,8754788

24800122,71202,1025181

31500122,71256,7027952

Figura 136200122,71295,0044821

43600122,71355,3092657

48200122,71392,7960231

50200122,71409,0946133

55700122,71453,9157363

60200122,71490,5875642

67800122,71552,5222068

68300122,71556,5968544

71400122,71581,8596691

63500122,71517,480238

59800122,71487,3278461

53400122,71435,1723576

50700122,71413,1692609

48600122,71396,0557412

Tabla 24. Transformar las deformaciones en deformaciones unitarias.(mm) = = = 0,10335. Construir el diagrama esfuerzo-deformacin unitaria.Esfuerzo (Mpa)Deformacionuni

00

2,4450,006

4,8900,007

9,7790,009

12,2240,011

17,1140,012

22,0030,013

24,4480,014

26,8930,015

28,5230,015

52,1550,019

78,2330,022

104,3110,026

124,6840,028

167,8750,032

202,1030,035

256,7030,040

295,0040,044

355,3090,050

392,7960,051

409,0950,053

453,9160,056

490,5880,059

552,5220,065

556,5970,065

581,8600,078

517,4800,104

487,3280,112

435,1720,124

413,1690,128

396,0560,132

Tabla 3

Grfica 16. Determinar el esfuerzo elstico, el esfuerzo de fluencia, el esfuerzo de traccin, el esfuerzo de rotura, el modulo de elasticidad, el porcentaje de alargamiento, porcentaje de estriccin.%L: alargamiento porcentual

%A: Porcentaje de estriccin

Lc: Longitud calibrada

E: mdulo de elasticidad

t: Esfuerzo de traccin (mximo)

f: Esfuerzo de rotura

y: Esfuerzo de fluencia

6. CONCLUSIONES

Al finalizar esta prctica logramos cumplir los objetivos trazados, pudimos determinar las propiedades mecnicas del material utilizado para la prueba que en este caso fue el acero 1020, adems de esto logramos conocer el funcionamiento y manejo de la mquina para ensayos de traccin, aprendimos el uso de los materiales utilizados para llevar a cabo la prctica, determinamos las propiedades del material mediante el diagrama esfuerzo-deformacin, y por su puesto pudimos determinar el tipo de fractura en el acero.

7. BIBLIOGRFIAS

Mecnica de Materiales By R. C. Hibbeler http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r68070.PDF Ciencia e Ingeniera de los materiales- Donald R. Askeland. 4ed. Hasbn Cceres, Carlos. Experiencia No. 1 Ensayo de Traccin en metalesGua de Laboratorio ,Universidad Autnoma del Caribe, Barranquilla,2010


ENSAYO DE ESFUERZO CORTANTE EN JUNTAS REMACHADAS (TORNILLOS) Y JUNTAS SOLDADAS.


RESUMEN: La realizacin de esta experiencia tuvo como base el estudio del efecto que produce la aplicacin de cargas paralelas a las seccin transversal del elemento que une las placas utilizadas para el presente ensayo,lo que genera esfuerzos cortantes, teniendo en cuenta que se emplearon dos tipos de conexiones: tornillos o pernos y puntos de soldadura. Las cargas o fuerzas aplicadas a los pernos por medio de las barras son de igual magnitud pero en sentido contrario. Como resultado a la experiencia obtendremos algunas propiedades mecnicas de las conexiones que se emplearon y los clculos de los esfuerzos cortantes correspondiente a cada tipo de unin.PALABRAS CLAVES:rea transversal, Cortante, Esfuerzo

ABSTRACT:The performance of this experiment was based on the study of the effect of the loads applied parallel to the cross section of joining the plates used for the present assay, which creates shear forces, taking into account that used two types of connection: screws or bolts and welds. Loads or forces applied to the pins via the bars are of equal magnitude but opposite direction. As a result of the experience we obtain some mechanical properties of the connections are used and the shear calculations for each type of joint.KEY WORDS: Sectional area, Shear, Effort1. INTRODUCCIN1.1 ESFUERZO CORTANTE

Es el esfuerzo producido cuando se aplican fuerzas transversales P y P a un elemento AB (fig. 1), estas fuerzas internas se conocen como

fuerzas cortantes y a la magnitud P de su resultante es el cortante de la seccin.

Figura 1.

. Al dividir el cortante P entre el rea A de la seccin transversal, se obtiene el esfuerzo cortante representa do por la letra griega .

La consideracin anterior se conoce como cortante simple. Sin embargo, pueden surgir diferentes condiciones de carga, como la que se muestra en la figura 2.

Figura 2.

Llegando a la conclusin de que el esfuerzo para la condicin anterior es:

1.2 PLACAS DE ACERO UNIDAS POR REMACHES (TORNILLOS).

Se tom una pieza formada por tres placas de acero unidas por cuatro tornillos, sometida a fuerzas cortantes mediante da mquina de ensayo universal a fin de observar el efecto que estas fuerzas tienen sobre las barras rectas y los remaches y calcular los esfuerzos cortante y de aplastamiento soportados por estos materiales.

Figura 3.

1.3 PLACAS DE ACERO UNIDAS POR SOLDADURA.

Se tom una pieza formada por tres placas de acero unidas por puntos de soldadura y fue sometida a esfuerzo cortante mediante una mquina de ensayo universal con el propsito de calcular la resistencia del material al esfuerzo cortante.

Figura 4.

2. OBJETIVOS

Identificar cuando un material est sometido a esfuerzos cortantes. Establecer diferencias de la accin de los esfuerzos cortantes considerando la conexin con pernos y la unin con soldadura. Determinar la resistencia al cortante de los materiales ensayados. Identificar cuando un material est sometido a esfuerzos de aplastamiento y a efectos del mismo.


Mquina de ensayo Universal. Muestras de Materiales. Calibrador Vernier o Pie de Rey.

4. PROCEDIMIENTO

Para realizar ensayos en la mquina Universal de ensayos.1) Calibracin y sujecin de probeta, pasos:

a. Tomar las dimensiones inciales de las probetas: Longitud, rea transversal, etc. Y trasladar los datos a las tablas respectivas. Si es necesario haga esquemas para ilustrar las dimensiones relevantes.

b. Con la mquina encendida (previamente se debe calentar la mquina), pero en reposo, colocar la probeta en la mquina verificando su alineacin con las mordazas y posicin adecuada de mordazas y probeta.

c. Asegrese que la cruceta mvil, fija y marco de carga se encuentren en posicin, al igual que el rango de carga.

d. Coloque en posicin el botn de encendido general (manecilla negra) panel elctrico.

e. Presionar botn de marcha (Star), con lo que el led verde encender.

f. Calibrar a cero los captadores.

g. Abrir la vlvula de avance de velocidad. h. Al finalizar la prueba, presionar el pulsador de paro rpido (stop) y detener la mquina.

5. RESULTADOS

Tabla 1.ELEMENTODIMENSIONESF= F/A

Tornillo (1) in27,2 KN858 MPa

Soldadura (2) in30,65 KN826 MPa

Nota: se tuvo la consideracin de que el punto de soldadura tiene la misma dimensin que el tornillo en su rea transversal.

Se observ el comportamiento de las platinas luego de que la maquina le aplicara una fuerza gradualmente alrededor de 10 minutos hasta que los pernos y la soldadura fallaran, debido al cortante que soportaban. En la tabla 1 se encuentran los datos correspondientes al ensayo, como las dimensiones (dimetros) de los tornillos y los puntos de soldadura, la fuerza aplicada a la que fallaron. Con todo lo anterior se pudo calcular las reas transversales de los elementos y su respectivo esfuerzo cortante. Lo que es importante rescatar luego del ensayo es que la soldadura fue ms resistente al cortante con una fuerza de rotura de 30,65 KN; al contrario de los pernos que resistieron hasta una fuerza de 27,2 KN estas caractersticas son importantes a la hora de escoger el material y las dimensiones para un elemento de mquina.

6. CUESTIONARIO

6.1 Mencione tres partes de un equipo donde se den fuerzas cortantes y otras tres donde se den fuerzas de apoyo.

Los esfuerzos cortantes, se ven principalmente en los engranajes de las transmisiones de los automviles y en mquinas que utilizan pernos o soldadura para ajustar ciertas partes. Tambin, en las vigas empotradas en voladizo, sometidas a cargas, generan esfuerzos cortantes, debido a que las fuerzas externas a las que se someten alrededor del eje longitudinal producen esfuerzos de corte en dicha estructura. En una palanca se experimentan fuerzas de apoyo, pues si no se considera el peso de la barra, esta ser siempre igual y opuesta a la suma de las dems fuerzas que actan sobre la palanca, con el objetivo de mantenerla sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.6.2 Indique la importancia de conocer los esfuerzos provocados por estas condiciones sobre las piezas mencionadas anteriormente.La importancia de realizar los diferentes tipos de ensayos y de esta manera conocer los esfuerzos producidos en una pieza determinada radica en la seleccin adecuada del material para que su desempeo sea optimo dentro de la mquina que se utiliza, obteniendo as una mayor eficiencia y eficacia en la ejecucin de la actividad de la maquina logrando as una alta confiabilidad teniendo en cuenta las propiedades mecnicas que aseguraron la buena seleccin del material. Adems permite determinar las dimensiones requeridas para el esfuerzo a soportar, informacin fundamental a la hora de disear.6.3 Qu fenmenos que ponen en peligro la mquina o dispositivo se produce en piezas solicitadas de esta forma?Aspectos no deseables, como sobrecarga del material, o un aumento no tolerable de la temperatura, causan fallas graves a la resistencia, ya que se estn alterando las condiciones ptimas de trabajo para la cual el material fue cuidadosamente escogido.6.4 Mencione algunas formas de saber si una pieza podra fallar (o detectar la falla antes de que hayan consecuencias serias)En primer lugar, podemos detectar las fallas, sometiendo el material a ensayos como los realizados en el laboratorio, sometindolo a cargas en cortante, calculando todas las propiedades de este, para conocer cul es el mximo esfuerzo que puede soportar. Adems, se puede hacer una revisin al acabado de la pieza que se va a utilizar, fijndonos bien que no exista ningn tipo de defecto o deformaciones que son signos que muestran el efecto de las cargas sobre estas.

7. CONCLUSIONES

Al finalizar esta prctica logramos cumplir los objetivos trazados, identificamos que tipo de unin y/o material es ms resistente al esfuerzo cortante; adems se logr observar gradualmente como es el efecto del cortante sobre un elemento, de la misma manera se encontr el valor del esfuerzo cortante terico. Y por ltimo se alcanz a comprender la importancia de estos conceptos a la hora de seleccionar un material para hacer el diseo de algn elemento de mquina, estructura o equipo.

8. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS Hasbn Cceres, Carlos. Experiencia No. 9 Esfuerzo Cortante Gua de Laboratorio ,Universidad Autnoma del Caribe, Barranquilla,2010

BEER, Ferdinand. JOHNSTON, Russell. DEWOLF, John. MAZUREK, David. Mecnica de Materiales. Quinta edicin cap. 1 pg. 9-11

ENSAYO DE IMPACTO EN METALESRayza Montes Cantilloe-mail: [email protected] Ochoa Martneze-mail: [email protected] Orozco Padillae-mail: [email protected] Fernndeze-mail: [email protected]

RESUMEN: Este ensayo consiste en percibir la ruptura de una probeta mediante el impacto con un pndulo al observar el cambio de dimensiones que se presenta. El pndulo inicialmente se encuentra sostenido en la parte superior, al realizarse la experiencia debemos determinar las distintas alturas que se presentan.En esta experiencia se utilizara la prueba charpy. Con los resultados arrojados por la maquina se analiza algunas propiedades mecnicas de los materiales como la tenacidad y a que se debe la variacin de esta, diferenciar los diferentes tipos de fractura y conocer cmo se llevan a cabo las realizacin de las pruebas de mpacto.Palabras claves: Impacto, metales, frgil, dctil, pndulo, energa, probeta, ngulo.ABSTRACT: This test consists in perceiving the rupture of a specimen by impact with a pendulum by observing the change in dimensions is presented. Initially the pendulum is supported at the top at the experiment was performed to determine the different heights should they arise.This experience was used CHARPY TEST. With the results produced by the machine is analyzed some mechanical properties of materials and the tenacity and to be the change in this, differentiate the different types of fractures and know how to carry out the implementation of impact tests.Key Words: Impact, metals, brittle, ductile, pendulum, energy, test tube, angle.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 41. INTRODUCCIONLas propiedades mecnicas de los materiales son valores deducidos del ensayo de muestras, o valores calculados a partir de los resultados del ensayo. En muchas operaciones de manufactura, as como de la vida de servicio de los componentes los materiales estn sujetos a cargas por impacto (o cargas dinmicas). Un ensayo de impacto tpico consiste en colocar un espcimen con muesca en un probador de impacto, y romperlo con un pndulo en oscilacin. Las pruebas ms empleadas son Charpy e Izod, donde la probeta es sujeta en ambos extremos para la primera, y soportado solo en un extremos para la realizacin de la segunda prueba, estas son particularmente tiles en la determinacin de la temperatura de transicin dctil frgil de los materiales. 2. OBJETIVOSObjetivos GeneralesDeterminar la capacidad de un material para absorber energa antes de fracturarse bajo la accin de una carga de impacto. Objetivos Especficos Conocer el funcionamiento y manejo de la mquina para ensayos de impacto. Determinar cmo influye la temperatura en la tenacidad de los materiales. Diferenciar la fractura de materiales frgiles y dctiles. Conocer las diferentes pruebas de impacto. 3. MATERIALES Y EQUIPOSProbador de impacto. Probetas Charpy con entalla V de aluminio y acero. 4. PROCEDIMIENTO

Subir el brazo de la maquina a la posicin de mxima altura y fijarlo con el gancho de seguridad. Colocar la probeta en los apoyos de la mquina de tal modo que reciba el impacto del pndulo sobre la cara opuesta a la entalladura. Bajar lentamente el pndulo y asegurarse de que el plano de simetra de la probeta coincida con el plano de oscilacin del pndulo. Llevar el pndulo nuevamente a la posicin inicial. PARA EVITAR ACCIDENTES ASEGURESE DE QUE NADIE INTERFIERA EN LA TRAYECTORIA DEL PENDULO. Liberar el pndulo. Tomar la lectura del ngulo final y de la energa absorbida. Repetir el procedimiento para las otras probetas.

5. EVALUACION

1. Calcular la energa absorbida (E) por cada probeta.

Probeta de aluminio

Probeta de acero

2. Calcular la energa absorbida por unidad de rea para cada una de las probetas. Tabla 1. Datos para CharpyMATERIAL

DATOSAluminioAcero

a(mm)44,1

b(mm)65,9

215021

E(J)39214,5

Tabla 2. Resultados CharpyMATERIAL

RESULTADOSAluminioAcero

A (mm2)91,530,07

H1(mm)1456,220651456,22065

H2(mm)1396,7200149,7150508

H3(mm)59,50063911406,5056

E(J)19,271662455,5531

E/A (J/mm2)0,2106192615,1497539

Para la probeta de aluminio

Para la probeta de acero

3. Determinar cul material absorbe ms energa por unidad de rea y cmo afecta el porcentaje de carbono a la tenacidad.

De acuerdo a los datos proporcionados por la Tabla observamos que el material que absorbe ms energa por unidad de rea es el aluminio, siendo este tambin el que presenta mayor tenacidad (capacidad para absorber energa sin romperse), se ve entonces que el porcentaje de Carbono en un material disminuye la tenacidad del mismo, ello se observa en los valores registrados tanto para el aluminio como para el acero (aleacin de carbono), siendo este ltimo el que posee menor tenacidad.

4. Analizar la fractura de cada probeta y determine las caractersticas de cada una.

Probeta ACERO: La fractura que se observa es de tipo dctil, pues pese a que la probeta no sufri una fractura total, si se puede observar la deformacin plstica del material y la forma en cmo la fuerza no fue lo suficientemente grande para llegar a la fractura total.

Probeta ALUMINIO: La fractura que se observa es de tipo dctil, ya que se puede observar en la seccin longitudinal de la probeta la deformacin plstica que se present antes de la fractura.

5. Dibujar la forma de la fractura tpica de un material dctil y de un material frgil. Diferenciar entre las caractersticas de cada una.

FRACTURA DCTILLa figura #1 muestra esquemticamente tres perfiles macroscpicos de fracturas dctiles por tensin axial. En mono cristales de metales con estructura cristalina hexagonal (HCP Hexagonal Close-Packed) tales como Ti o Zn, se produce deslizamiento en planos basales hasta la separacin del cristal por cizalladora (Figura #1 (a)). La configuracin mostrada en la b) se encuentra en metales muy blandos tales como oro y plomo a temperatura ambiente, y en otros metales, polmeros y vidrios inorgnicos a temperaturas elevadas. En estas situaciones los materiales se comportan de manera muy dctil y rompen cuando la estriccin se reduce prcticamente a un punto, presentando una fuerte reduccin de rea. Pero el tipo ms comn de perfil de fractura a traccin en los materiales dctiles es el representado en la c), en la cual la fractura precedida por slo una cantidad de moderada de estriccin.

Figura # 1. Tipos de fracturas en metales dctiles.

Cizalladura en mono cristales b) Totalmente dctil en poli cristales c) Relativamente dctil en poli cristales

El proceso de la fractura dctil que tiene lugar en la mayora de las aleaciones metlicas y en muchos plsticos tecnolgicos ocurre normalmente en varias etapas, tal y como se esquematiza en la figura #2. En primer lugar, despus de iniciarse la estriccin (si se trata de un ensayo de traccin), se forman pequeas cavidades o micro cavidades, en el interior de la seccin Figura #2 a), el origen de estas superficies libres suele estar en una inclusin o bien en una partcula de segunda fase, las cuales sufren una descohesin con respecto a la fase matriz. En otros casos, especialmente si las partculas o inclusiones son grandes, estas se microfisuran, dando ligar tambin a la formacin de micro cavidades. A medida que la deformacin aumenta, estas micro cavidades alrededor de las partculas se hacen mayores, se unen y coalescen para formar una grieta con su plano perpendicular a la direccin de la fuerza aplicada. La grieta continua creciendo mediante este proceso de coalescencia de micro cavidades b). En materiales cuyas inclusiones o segundas fases estn fuertemente unidas a la matriz, la nucleacin de las cavidades es el punto crtico y la fractura ocurre pronto una vez han sido nucleadas. Por el contario, cuando la nucleacin de ms micro cavidades es fcil, son el crecimiento y coalescencia de las mismas los factores que controlan las propiedades de fractura del material. En la ltima etapa la grieta provoca bandas de deformacin de 450 del eje de traccin, ngulo en el cual la tensin de cizalladura es mxima y, finalmente se produce la fractura por la rpida propagacin de la grieta alrededor del permetro exterior de la estriccin c). Una fractura que tiene este contorno se suele denominar fractura copa-cono, debido a que una de las superficies tiene la forma de una copa y la otra de un cono truncado. En este tipo de fractura la regin interior central de la superficie tiene un aspecto fibroso e irregular, lo cual es un indicio de la deformacin plstica que ha tenido lugar

Figura #2. Etapas en un proceso de fractura dctil.

a) Formacin de micro cavidades b) Coalescencia c) Rotura final

FRACTURA FRAGIL

Una fractura frgil, es aquella que ocurre antes o durante el momento que el que se presenta una deformacin plstica. Este tipo de fractura se presenta principalmente en aquellos materiales no cristalinos, en presencia de temperaturas muy bajas (cuando las temperaturas son muy bajas no existe ningn movimiento atmico, esto evita que se presente una deformacin plstica) y en la aplicacin de esfuerzos muy elevados. La forma en la que se presente una fractura frgil se puede definir en dos pasos:

1. Inicio de la fractura a nivel intragranular. 2. Propagacin de la fractura.

Para iniciar una fractura a nivel intragranular, es necesario desarrollar un esfuerzo normal en un rea determinada de un par de planos cristalinos, este esfuerzo debe ser mayor a la resistencia de adhesin de los planos. Diferentes teoras muestran que el esfuerzo que se requiere es mayor a 106 psi en el caso de que no se presenta ninguna concentracin de esfuerzos en el material. En algunos casos este esfuerzo se puede generar mediante la presencia de una deformacin plstica Clivaje es el trmino derivado del anglosajn fractura frgil. Es la principal de los fallos catastrficos de mquinas y estructuras, por la alta velocidad de propagacin de la grieta. La importancia del concepto de fractura frgil est avalada por su principal caracterstica: baja o nula absorcin de energa en la fractura y en consecuencia alta velocidad de crecimiento de grieta. Esto significa un alto riesgo de fractura sbita, o accidente, de los materiales caracterizados por estas fracturas. La naturaleza del clivaje responde a una fractura superficial compuesta por planos, muy pulidas como lo indica la Figura#3.

Figura #3. Apariencia granular de fractura frgil.

La grieta es esencialmente plana y se desarrolla prximo a la normal del eje de la tensin solicitante, pero cambia su orientacin ligeramente cuando cruza una frontera de grano por la diferente orientacin de los granos adyacentes y por los planos cristalinos fciles seguidos por las grietas. La tenacidad es el parmetro que separa los materiales, o sus estados, que se fracturan por fluencia o clivaje. Entre los ensayos clsicos que pueden medir la tenacidad est en ensayo de resiliencia. De forma general se encuadran como materiales o procesos de relativa baja tenacidad los siguientes:

a) Cermicos b)Aleaciones con compuestos inter metlicos o semimetlicos c) Precipitados de segundas fases, en bordes de grano. d) Aleaciones tamao de grano grueso e) Tratamientos de deformacin plstica f)Tratamientos trmicos de endurecimiento: transformacin martensitica y envejecimiento g) Tratamientos trmicos fragilizantes, como revenidos a temperatura media. h) Deposiciones superficiales cermicas.

La respuesta frgil de un material puede ser inducida por ciertas condiciones del servicio. Entre las ms importantes se encuentra: velocidad de aplicacin de los esfuerzos, temperatura del ensayo, triaxialidad de tensiones. NOTA: La diferencia entre las fractura dctil y la fractura frgil radica en que en la primera el material fluye o se estira antes de romperse, y en la segunda el material sufre fractura debido a si poco lmite de fluencia, es decir la falla ocurre de manera sbita.

6. Describir brevemente los tipos de ensayos de impactos ms utilizados.

Los ensayos de impacto se utilizan para la determinacin del comportamiento de un material a velocidades de deformacin ms altas. Los Pndulos clsicos determinan la energa absorbida en el impacto por una probeta estandarizada, midiendo la altura de elevacin del martillo del Pndulo tras el impacto. Generalmente se pueden aplicar varios mtodos de ensayo: Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110) Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y 'unnotched cantilever beam impact' (ASTM D 4812) Ensayo traccin por impacto (ISO 8256 und ASTM D 1822) Dynstat ensayo flexin por impacto (DIN 53435)

Dentro de la norma ISO 10350-1 para valores caractersticos de punto nico, el mtodo de ensayo preferido es Charpy acorde a ISO 179-1, Para ello, el ensayo se realiza en probetas no entalladas con impacto en el canto (1eU). Si la probeta no se rompe en esta configuracin, el ensayo se realizar con probetas entalladas, aunque en este caso, los resultados no son directamente comparables. De no producirse la rotura de la probeta, se emplear el mtodo de traccin por impacto. Dentro de las normas ASTM, el mtodo Izod acorde a ASTM D 256 es el ms corriente. En l se emplean siempre probetas entalladas. Un mtodo de aplicacin menos comn es el "unnotchedcantileverbeamimpact" descrito en la norma ASTM D 4812. Este mtodo es parecido al procedimiento Izod, pero con probetas no entalladas. En el caso de que slo se pueden producir probetas pequeas, se puede proceder por el mtodo "Chip-impact" acorde a ASTM D 4508. El procedimiento Charpytiene una amplia gama de aplicacin y es el ms adecuado para el ensayo de materiales que presentan rotura por cizallamiento interlaminar o efectos de superficie. Adems, el mtodo Charpy ofrece ventajas en los ensayos con temperaturas bajas, ya que los asientos de la probeta se encuentran ms alejados de la entalladura, evitando as una rpida transmisin de calor a las partes crticas de la probeta.

FLEXION POR CHOQUE DE BARRAS EMPOTRADAS (METODO IZOD)

En el mtodo Izod la probeta se coloca en voladizo y en posicin vertical, siendo asegurada por la mesa de apoyo de modo tal que la entalladura quede en el plano de las mordazas; en estas condiciones el extremo del martillo golpea al material a 22 mm de las mismas, como indica la figura pudiendo realizarse ms de un ensayo sobre la misma probeta, cuando se emplean las del tipo b de la figura 8, la que tambin puede construirse de seccin circular, que presenta la ventaja de que permite determinar la energa de rotura sobre caras o generatrices opuestas y a diferentes profundidades de la muestra. La probeta standard Izod es la indicada en la figura 8, pudindose emplear la redonda de la figura 9, que da resultados similares y, por lo tanto, comparables con los obtenidos con la normal, presentando la ventaja sobre sta de su mayor facilidad de maquinado. En estas pruebas, los valores de ensayos se dan directamente por la energa de Impacto en kgfm o Joule, no siendo recomendable su uso para temperaturas distintas de la ambiente.

7. Describir los tipos de probetas utilizados en los ensayos de impacto. Diferenciar entre las caractersticas de una.

ENSAYO CHARPY: Utiliza probetas ensayadas (estado triaxial de tensiones) y velocidades de deformacin de 4,5 a 7m/s, entorno recomendado por las normas el de 5 a 5,5m/s. Las probetas se colocan, como muestra la figura, simplemente apoyada sobre la mesa de mquina y en forma tal que la entalladura se encuentra del lado opuesto al que va a recibir el impacto. En la misma figura se puede observar la correcta posicin del material como as tambin la forma y dimensiones de los apoyos y de la pena del martillo pendular. ENSAYO IZOD: La probeta se coloca en voladizo y en posicin vertical, siendo asegurada por la mesa de apoyo de modo tal que la entalladura quede en el plano de las mordazas; en estas condiciones el extremo del martillo golpea al material a 22 mm de las mismas, de seccin cuadrada de 10 x 10 de longitud 130 mm con entallas de 2 mm de profundidad por 45.

8. Enunciar las condiciones que deben tener las mquinas y las probetas para poder obtener propiedades que se puedan certificar

Los ensayos de impacto se utilizan para la determinacin del comportamiento de un material a velocidades de deformacin ms altas. Los Pndulos clsicos determinan la energa absorbida en el impacto por una probeta estandarizada, midiendo la altura de elevacin del martillo del Pndulo tras el impacto. Generalmente se pueden aplicar varios mtodos de ensayo: - Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110) - Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y 'unnotched cantilever beam impact' (ASTM D 4812) - Ensayo traccin por impacto (ISO 8256 und ASTM D 1822) - Dynstat ensayo flexin por impacto (DIN 53435)

Dentro de la norma ISO 10350-1 para valores caractersticos de punto nico, el mtodo de ensayo preferido es Charpy acorde a ISO 179-1, Para ello, el ensayo se realiza en probetas no entalladas con impacto en el canto (1eU). Si la probeta no se rompe en esta configuracin, el ensayo se realizar con probetas entalladas, aunque en este caso, los resultados no son directamente comparables. De no producirse la rotura de la probeta, se emplear el mtodo de traccin por impacto. Dentro de las normas ASTM, el mtodo Izod acorde a ASTM D 256 es el ms corriente. En l se emplean siempre probetas entalladas. Un mtodo de aplicacin menos comn es el "unnotchedcantileverbeamimpact" descrito en la norma ASTM D 4812. Este mtodo es parecido al procedimiento Izod, pero con probetas no entalladas. En el caso de que slo se pueden producir probetas. La arista del martillo Charpy deber entrar en contacto simultneo con todo el ancho de la cara de la probeta opuesta a la entalladura. Para satisfacer estas tres ltimas condiciones las mquinas presentan calibres de control.

Los pndulos standard utilizados tendrn alcances mximos de 300 10 Joule para el ensayo Charpy y de 162,3 3,4 Joule para el Izod, con un error permitido de hasta 0,5%.

El valor de energa absorbida resultar siempre del promedio de tres determinaciones como mnimo y, en el caso de ensayos a temperaturas distintas de la ambiente, se deber calentar o enfriar a las probetas simultneamente.

Los valores de la velocidad, energa de impacto, temperatura de ensayo y tipo de probeta utilizada, debern consignarse al comienzo del informe sobre la- experiencia realizada.

6. CONCLUSIONES

Hemos visto en los resultados de los ensayos de impacto que pudimos determinar ciertas caractersticas especficas de los materiales que fueron sometidos a las pruebas, de stas obtuvimos la cantidad de energa que puede absorber el material debido su composicin intermolecular. Los datos arrojaron que el material que ms capacidad tiene de absorber energa es el aluminio an ms que el acero ya que este ltimo es compuesto en cierto porcentaje por el elemento carbono el cual mejora la resistencia a la traccin del material pero incrementa el ndice de fragilidad y disminuye la ductilidad lo cual lo hace menos pto para las estructuras que estarn sometidas a este tipo de cargas (impacto).7. BIBLIOGRAFA

Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Donald Askeland. 4ed. Mecnica de Materiales. By R. C. Hibbeler. Hasbn Carlos. Gua para laboratorio de Resistencia de Materiales Ensayo de Flexin por Impacto. Universidad Autnoma del Caribe.

ENSAYO DE DUREZABRINELL


RESUMEN:La presente experiencia se centra en el estudio de la dureza Brinell del acero 1020, la cual es una propiedad mecnica de los materiales de oponerse a alteraciones como la penetracin, abrasin, rayado u otras deformaciones permanentes. Cabe resalta que durante la prctica se utilizaron otros dos tipos de pruebas o ensayos para determinar la dureza del acero 1020, ensayo de dureza Rockwell y ensayo de dureza Vickers. Como resultado obtendremos la medida de la propiedad mecnica en mencin para el material a ensayar.PALABRAS CLAVES: Dureza, Brinell, indentador.

ABSTRACT:Thisexperiencefocuses onthe study ofthe Brinell hardness of1020 steel, which is a mechanical propertyof the materialto resistthe penetrationchanges, scuffing, scoringor otherpermanent deformation.Ithighlights thatwere usedduring practicetwotypesof tests or trialsto determinethe hardness of1020 steel, Rockwellhardness testandVickershardness test. Obtainmeasurementresultsofthe mechanical propertyin questiontothetest materialKEYWORDS: Hardness, Brinell, indenter.1. INTRODUCCINEn el ensayo de dureza Brinell una bola penetradora de cierto dimetro D, es presionada a la superficie de la pieza de prueba, usando una presin pre-estipulada F, y el dimetro de la penetracin en el material (d) es medida despus que la fuerza ha sido removida. El tiempo de la aplicacin inicial de la fuerza varia de 2 a 8 segundos, y el ensayo de fuerza es mantenido por 10 a 15 segundos.El nmero de la dureza Brinell se obtiene de dividir la fuerza del Test por el rea del casquete esfrico grabado por el penetrador y el dimetro de la huella impresa en la pieza de prueba.Hay una mayor ampliacin en este mtodo en la pgina 6 del marco terico.Los mtodos existentes para la medicin de la dureza se distinguenbsicamente por la forma de la herramienta empleada (penetrador), por lascondiciones de aplicacin de la carga y por la propia forma de calcular(definir) la dureza. La eleccin del mtodo para determinar la durezadepende de factores tales como tipo, dimensiones de la muestra y espesorde la misma.2. OBJETIVOSObjetivo GeneralMedir la dureza de los materiales empleando el ensayo de dureza Brinell.Objetivos Especficos Conocer el funcionamiento y manejo de la mquina para ensayos de Dureza Brinell. Identificar otros mtodos para medir dureza. Conocer las ventajas y limitaciones de cada mtodo. Seleccionar el mtodo adecuada para medir la dureza segn el tipo de material.3. MATERIALES Y EQUIPOS Mquina universal de ensayos

Figura 1 Probetas de diferentes materiales Lente graduado Penetrador de acero4. PROCEDIMIENTO Subir el tornillo en el cilindro de presin Montar la unidad de prueba Brinell Montar el plato inferior presin Colocar la pieza de prueba en el dispositivo inferior Aumentar la presin lentamente Mantener la carga aplicada durante 10 segundos Retirar la carga Medir el dimetro de la indentacin en dos direcciones perpendiculares. 5. EVALUACIN1. Hallar el nmero de Dureza Brinell para cada material.Datos para la obtencin de la Dureza BrinellProbeta de acero 1020Fuerza187,5 Kg

D2,5 mm

d11,2780mm

d21,2780mm

Frmula

De igual manera durante la prueba se obtuvieron los siguientes valores para dureza Rockwell y Vickers. El material utilizado fue la misma probeta de acero 1020 pero con una carga P de 100 Kg.DurezaRockwell: 87,6 HRB 86,9 HRB 88,1 HRB.Dureza Vickers: 116, 2 HV2. Comparar los resultados de los materiales ensayados.En este caso no podemos establecer ninguna comparacin puesto que el nico material ensayado fue el acero 1020.3. Explique los factores que afectan la dureza de un material.Dentro de los factores que afectan la dureza de una material, encontramos principalmente: Las alteraciones en la velocidad de la mquina Uso de una mquina sucia o desgastada Cambios en la distribucin del tamao de partcula del granulado que altera el llenado de las matrices4. Qu condiciones deben cumplir las maquinas y las probetas para que la prueba arroje propiedades mecnicas certificables internacionalmente?En cuanto a los equipos es necesario cumplir con los requisitos planteados en la norma ISO 17025 que plantea los requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibracin. Tambin hay que tener en cuenta para obtener propiedades mecnicas certificables la norma NTC 3 para ensayo Brinell, la NTC 19 para ensayos Rockwell y las NTC 3922, 3923 y 3960 para ensayos Vickers. En relacin al material de la probeta la norma ASTM A370 brinda los mtodos de prueba estndar y definiciones para pruebas mecanizas de los productos de acero.5. Qu limitaciones tiene el ensayo de dureza Brinell?El ensayo de Dureza Brinell adolece de algunas limitaciones: No puede hacerse sobre materiales muy duros o muy blandos No es vlido para probetas delgadas. Es recomendable que el espesor del material sea, al menos, diez veces la profundidad de la huella. En las normas se especifican las durezas mnimas para las que son validas las pruebas sobre probetas delgadas No es apta para superficies endurecidas superficialmente Debe efectuarse en puntos suficientemente alejados de los bordes para evitar los efectos de estos En piezas acabadas la huella puede ser indeseable Puede que el contorno de la huella no quede siempre bien definido, o sea difcil de observarlo en materiales de ciertos colores.6. CONCLUSIONESAl finalizar esta prctica, logramos alcanzar los objetivos trazados. Mediante la mquina universal de ensayos y el aprendizaje de su funcionamiento y manejo fue posible medir la dureza del acero empleando el ensayo Brinell. Conocimos las ventajas y limitaciones de medir la dureza mediante el mtodo esttico de ensayo.7. REFERENCIA BIBLIOGRFICA Materiales y procesos de fabricacin.By E. Paul DeGarmo, J. Temple Black, Ronald A. Kohser.

HASBN CARLOS. Gua de laboratorio de Resistencia de materiales. Ensayo de Dureza Brinell. Universidad Autnoma del Caribe.

ENSAYO DE COMPRENSIN EN CONCRETO Rayza Montes Cantilloe-mail: [email protected] Ochoa Martneze-mail: [email protected] Orozco Padillae-mail: [email protected] Fernndeze-mail: [email protected]

RESUMEN:Con esta experiencia lo que se busca es determinar el comportamiento de los materiales al aplicarle un esfuerzo de compresin; en este comportamiento se observa la resistencia o la deformacin del material, los materiales a los que se le realiza este ensayos son a los blandos, duros y semiduros. Para este ensayo se puso a fallar 1cilindro de concreto slido, el cual se someti a un esfuerzo mximo hasta que alcanzara su punto de fractura.PALABRAS CLAVES: deformacin, esfuerzo, fractura, resistencia.ABSTRACT:With this experience, what is sought is to determine the behavior of materials when subjected to a compressive stress, in which behavior is observed and the deformation resistance of the material, the materials that you perform this test are to soft, hard and semi. For this test to fail in January was solid concrete cylinder, which underwent a maximal effort until he reached his breaking point.KEYWORDS:strain, stress, fracture resistance.1. INTRODUCCINLa resistencia a la compresin consiste en aplicar una carga axial de compresin a los cilindros previamente medidos, para as arrojar los resultados necesarios para conocer el esfuerzo mximo en dichos elementos, a fin de determinar tipo y resistencia del material con el cual estn formados.El esfuerzo de compresin se caracteriza por un apilamiento de las fibras internas del material y una reduccin en el volumen de la pieza.Esta prueba se usa normalmente para comprobar la resistencia de diversos tipos de concreto y de materiales metales con tratamientos trmicos, asimismo por lo general se aplica en materiales dctiles y en el concreto.Este ensayo se realiza en la maquina universal de ensayos. De la misma manera que en el ensayo de traccin, se instala la probeta en las mordazas y se programa la mquina para aplicar una fuerza creciente sobre el material hasta provocar que el material se pandee, pierda la esbeltez o se fracture.2. OBJETIVOS Aplicar, sobre probetas, una carga vertical creciente en magnitud y variable en posicin. b. Realizar Pruebas de compresin a diferentes materiales como: Dctiles YFrgiles. Identificar los principales tipos de fallas que se dan en el ensayo de compresin.


Mquina de ensayo Universal marca SHIMADZU Capacidad 600 KN.

Muestras de Materiales o Probetas.

Calibrador Vernier o Pie de Rey.

4. PROCEDIMIENTOSe toma la probeta, colocndola paralela y perpendiculares a la base, ya sea metlica o de concreto. Se toman sus dimensiones originales, ancho, espesor, dimetro y longitud. Para las probetas se debe revisarse que los extremos estn planos y perpendiculares al eje longitudinal en el marco de carga con la cruceta mvil y la mesa. Observar cualquier defecto que pueda tener, en caso de presentarse, rechazarla y tomar otra. Centrar la probeta en la prensa de ensayo utilizando un bloque de apoyo maquinado en el extremo inferior y uno de apoyo esfrico en el superior, las probetas de concreto y metlica se limpian bien sus extremos para eliminar cualquier residuo de grasa, en el caso metlico; en cambio para el concreto se colocan placas de neopreno para asegurar el paralelismo entre las caras y se procede a aplicar la carga lentamente hasta que se produzca la falla.Tomar el dato de la carga mxima aplicada Fmx.Para realizar ensayos en la Mquina Universal de ensayos Marca SHIMADZU, capacidad de 60 Toneladas o 600 kN(Clase 05, con norma de precisin ASTM 4 ISO 7500-1 y rango de carga de 600kN/250 mm).1) Calibracin y sujecin de probeta, pasos:a. Tomar las dimensiones inciales de las probetas: Longitud, rea transversal, etc. Y trasladar los datos a las tablas respectivas. Si es necesario haga esquemas para ilustrar las dimensiones relevantes.b. Se enciende la bomba en la parte lateral. Se prende la maquina con el botn verde y se configura. Con la maquina encendida (previamente se debe calentar la maquina), pero en reposo, colocar la probeta en la maquina verificando su alineacin con las mordazas y posicin adecuada de mordazas y probetas.C. asegrese que la cruceta mvil, fija y marco de carga se encuentren en posicin, al igual que el rango de carga.d. En el monitor de la pantalla se coloca la carga en cero, despus se oprime SYSTEM, AMP CAL, E-CAL, YES, con el fin de ajustar la mxima escala de la mquina.e. Presionar botn de marcha (Start), con lo que el led verde encender.f. Calibrar a acero los captadores.g. Abrir la vlvula de avance de velocidad.h. Al finalizar la prueba, presionar el pulsador de paro rpido (stop) y detener la mquina.2) Anote directamente de los indicadores de la maquina las lecturas de fuerza mxima y desplazamiento.3) Trasladar los resultados a una tabla que el grupo diseara para este propsito.4) Anote toda otra informacin y observacin relevante para la interpretacin de resultados.

5. ANLISIS Y DATOS Hallamos el rea

Esfuerzo axial

TABLA 1 MATERIAL

DIMETRO DO(mm)ALTURA(mm)A

(%A)(%L)

Concreto150300

Grafica

6. CUESTIONARIO 1. Indique la importancia de conocer los esfuerzos provocados por las probetas:La importancia de conocer los esfuerzos provocados por las probetas es que nos proporcionan los mecanismos necesarios para establecer la resistencia y deformacin de los materiales estudios en la prctica, cuando fueron sometidos a cargas o fuerzas normales. En primera instancia los metales toman un comportamiento lineal en su zona elstica en la cual hasta no alcanzar el lmite de proporcionalidad puede tomar su forma original y adems cumple con la ley de hooke. Luego cuando la carga sobre pasa el lmite de proporcionalidad el material llega a una zona de fluencia en la cual alcanza el esfuerzo de cedencia o fluencia, que es en este punto donde el material donde el material se deforma plsticamente. La deformacin en este caso se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta, el punto mximo que alcanza el material en la zona de fluencia lo denominamos esfuerzo de fractura, es este momento la zona de fluencia ha terminado y al aplicarle ms cargas resulta una curva que se va aplanando hasta alcanzar el esfuerzo mximo o esfuerzo ltimo. A lo largo de la prueba y mientras la pieza se est aplanando el rea de su seccin transversal va disminuyendo de manera uniforme, en toda la longitud calibrada de la pieza, incluso hasta la deformacin unitaria que corresponde al esfuerzo ltimo. Luego la curva comienza a descender hasta que se alcanza el esfuerzo de fractura, en donde el material se fracciona. 2. Mencione alguna forma de saber si una pieza podra fallar (o detectar la falla antes de que haya consecuencias serias).La forma ms segura de saber si una pieza podra fallar es seleccionando varias de estas, en condiciones externas y exponindolas a pruebas de ensayo de mecnicos, los cuales proporcionan una serie de datos correspondientes a las propiedades del material estudiado de ah podramos deducir si la pieza podra fallar o no en la utilizacin. Por otra parte deberamos tener en cuenta el acabado del material (grietas, porosidad, corrosin) ya que un buen acabado certifica su resistencia.3. De acuerdo a la velocidad de aplicacin de carga, Cmo se clasifican los ensayos mecnicos?Tienen dos clasificaciones:Estticos: Cuando la velocidad de aplicacin de la fuerza no influye en resultado. La carga que se aplica es constante o progresivamente creciente.Dinmicos: Cuando la carga es aplicada de forma brusca o es alternativamente variable con el tiempo.4. Compare la curva de esfuerzo deformacin de cada uno de los materiales ensayados. Determine el mdulo de elasticidad en cada uno de los materiales ensayados con ayuda de sus respectivas grficas.Con relacin a la grfica obtenida, podemos observar que, en el concreto es ms difcil identificar donde se encuentran estos lmites que en los metales.El mdulo de elasticidad del concreto ser E= 33.95295. Determine la resistencia a la fluencia en compresin en el material metlico ensayado y la resistencia ltima de las probetas de concreto.Para el concreto la resistencia ltima ser de 11555.3292 6. En el caso de material metlico determine el esfuerzo de fluencia utilizando la regla de 0.2%.Esta prctica no la hicimos con materiales metlicos.7. CONCLUSIONESPodemos concluir que el ensayo de compresin es importante conocer el comportamiento de los materiales ante distintos tipos de carga ya que como futuros ingenieros tenemos el criterio de decidir que materiales se ajusta a condiciones de trabajos determinados.Si se realiza un esfuerzo de traccin en la direccin axial, la magnitud de la deformacin producida ser menor que si el esfuerzo es de compresin, sobre todo en lo que concierne a las deformaciones plsticas. La alta resistencia a la compresin es necesaria para cimientos y soportes en construccin. En esta experiencia pudimos observar que el material se deformo liberando capaz externas, no obstante, mucho materiales pueden fallar debido al deslizamiento entre dos partes del espcimen.Tambin se pudo identificar el tipo de falla, y reconocer que present una fractura frgil, puesto que tuvo lugar sin una apreciable deformacin en el material, adems debido a la rpida propagacin de la grieta.

8. BIBLIOGRAFA

HIBBELER, R.C. (2006). Mecnica de materiales. (6ta ed.). Mxico: Pearson Education.

TIMOSHENKO, Stephen P. (1974). Mecnica de Materiales, Unin Tipogrfica. Mxico:Editorial Hispano Americana.

BEER, F., JOHNSTON, R. (2004). Mecnica de materiales. (3ra ed.). McGraw Hill.

Figura 1

Figura2.

Informe Final Resistencia de Materiales...

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