lab.1 Anisotropía (Miguel Aguilera)
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Universidad de Santiago de ChileFacultad de Ingeniería
Departamento de Metalurgia
Laboratorio Nº1
Metalurgia mecánica
Anisotropía
Estudiante: Miguel Aguilera.
Ayudante: Juan Pablo Gonzales.
Fecha de entrega: 06/05/13.
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Resumen
En el presente informe se realizó un ensayo de tracción a tres
probetas, para así obtener su índice de anisotropía, este proceso fue
realizado bajo norma ASTM-E 8. Estas muestras fueron sacadas de una
plancha de acero en diferentes direcciones. Una fue obtenida a 0º, otra
45º y la ultima a 90º. El Proceso fue realizado bajo norma ASTM-E 517.
Se le realizó las operaciones respectivas y se obtuvo que el r
promedio presenta un valor de 1,64 y que el delta r presenta un valor de
0.975.
Según los resultados obtenidos la mejor embutibilidad la tiene la
probeta en 45º además se obtuvo que las orejas se forman entre 0 y 90
grados y que finalmente el material tiene una regular embutibilidad.
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Índice
Pág.
1.
Introducción…………………………………………………………………………….4.
2. Objetivos……………………………………………………………………...
…………5.
3. Marco teórico………………………………………………………………...
…………6.
4. Procedimiento
experimental……………………………………………………........10.
5.
Resultados……………………………………………………………………………..11.
6.
discusión……………………………………………………………………………….13.
7.
Conclusiones…………………………………………………………………………..14.
8. Referencias…………………………………………………………………….
……….15.
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1. Introducción
Un material es anisótropo cuando sus propiedades dependen de la orientación según la cual
se hace la medición de ellas. En general se tiende a pensar que los materiales, entre los que
podemos mencionar a los metales, polímeros y cerámicos, presentan un comportamiento
isotrópico. Es decir que sus propiedades se comportan de igual manera en todas las direcciones.
Esto que se acaba de mencionar en la realidad nunca ocurre y esto se debe a que los materiales en
general presentan granos que no son equiaxiales y demás se encuentran llenos de defectos como
vacancias y dislocaciones.
El comportamiento anisotrópico es muy importante en los procesos de conformado de
planchas, por ejemplo en el embutido.
Estas y otras razones son las que hacen imprescindible el estudio del comportamiento
anisotrópico de los materiales.
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2. Objetivos
2.1 objetivo General:
Caracterizar la anisotropía de un material.
2.2 objetivos Específicos:
Determinar el índice de anisotropía normal r.
Determinar el índice de anisotropía promedio rm.
Determinar el índice de anisotropía planar Δr.
Determinar la embutibilidad del acero.
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3. Marco teórico
El fenómeno de la anisotropía es debido a la orientación
cristalográfica de los cristales los cuales afectan las propiedades
mecánicas, eléctricas y ópticas de los materiales. Una buena
caracterización de la anisotropía del materiales será relevante para un
eficiente proceso de conformado.
Para caracterizarla es necesario determinar los siguientes
parámetros:
3.1 Índice de Anisotropía normal “r”
Cuando un material es sometido a una carga y se logra deformar
plásticamente, se define el índice de anisotropía normal “r” de la
siguiente manera:
r=εwε t
Ec.3.1.1
εw: Deformación del ancho
εt:: Deformación de espesor
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Figura 3.1 probeta de ensayo para determinar r
Otra manera de definir r es a través de los valores de largo y ancho:
εw=ln( w fw0 ) Ec.3.1.2
ε t=ln( t ft0 ) Ec.3.1.3
Dado que el índice r informa de la anisotropía del material, la norma
aconseja realizar la determinación del índice r sobre probetas cortadas a
0º, 45º y 90º de la dirección de laminación según se muestra en la figura
3.2.
Figura 3. 1 Forma de cortar las probetas a 0º, 45º y 90º de laminación.
A partir con ensayos según este criterio se pueden determinar r0, r45 y r90.
Con estos valores determinados se calcula el índice de anisotropía
normal promedio de la siguiente manera:
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rm=r 0+r90+2r 45
4 Ec.3.1.4
El valor de r indica la facilidad que posee un material para deformarse
en un proceso de embutición. En efecto, de acuerdo a la definición de r
dada por la Ec.3.1.1 un alto valor de r está relacionado con un alto valor
de la deformación en el plano (εw) y con un bajo valor de deformación a
lo largo del espesor (εt). De esto se desprende que para favorecer
operaciones de embutición “exitosas”, es preciso que se produzca el
máximo de deformación en el plano y un mínimo de deformación en el
sentido del espesor.
Figura 3.2 Diferentes tipos de embutibilidad posibles en un material
3.2 Índice de anisotropía plano
Δr=r0+r90−2r 45
2 Ec.3.2.1
Este índice da cuenta de la mayor o menor facilidad que posee un
material para deformarse en el plano de laminación. En efecto valores
de Δr bajos suponen que r0+r90≅2r45. Esto significa que la deformación
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a 0 y 90 grados es similar a la deformación a 45, por lo que el material
se deformará de manera homogénea a lo largo de todas las direcciones.
No se formarán orejas
Si Δr<0 orejas a 45º y 135º.
Si Δr>0 orejas a 0º y 90º.
Si Δr=0 sin formación de orejas.
Figura 3.3 Materiales que forman orejas.
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4. Procedimiento experimental
4.1 Materiales
Probeta acero A-36 (3 unidades)
4.2 Instrumentos
Pie de metro
Extensómetro
4.3 Maquinas
Maquina de tracción Tinius-Olsen
El procedimiento experimental consistió en tomar las medidas de
ancho y espesor de cada una de las probetas antes de ser deformadas y
después de ser deformadas.
Las probetas utilizadas se obtuvieron de una plancha que fue
laminada en alguna dirección y a partir de esta dirección es que se
sacaron las probetas. Una a 0º, otra a 45º y la otra a 90º.
Para poder tener la misma taza de deformación en cada una de las
probetas cuando se realizó el ensayo de tracción con una deformación
de un 10 %.
El ensayo de tracción se realizó con una velocidad de 2.5 mm/min.
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5. Resultados
5.1 Datos y resultados
Tabla 5.1.1. Datos de ancho y espesor, inicial y final.
probeta 0°
probeta 45°
probeta 90°
Ancho inicial (mm) 12,45 12,15 13,1Espesor inicial
(mm) 1,85 1,85 1,85
Ancho final (mm) 11,85 11,5 12,05
Espesor final (mm) 1,75 1,75 1,8
Tabla 5.1.2. Valores de r para los 3 ángulos.
rprobeta
0° 0,88probeta
45° 0,99probeta
90° 3,05
Tabla 5.1.3. Valores de índice de anisotropía promedio y planar.
r prom Delta r
1,64 0,975
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En la presente grafica se muestra una grafica para poder definir la
embutibilidad del material.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Indice de Anisotropia vs Angulo
Ángulo en grados
r (in
dice
de
anist
ropi
a)
Figura 5.1.1. Curva de r – ángulo.
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6. Discusión
Según la gráfica 5.1.1 y en comparación con figura 3.3 el valor de
Ṝ=1, por esta razón es que se puede identificar el material, en este caso
el acero examinado presenta una regular embutibilidad.
Fue posible entender a través de cálculos de fácil ejecución, que la
probeta orientada a 45º presenta la mayor capacidad de embutición,
comparativamente respecto de la orientada a 0 y 90 grados.
El índice de anisotropía planar (Δr) presenta un valor de 0.975, el
cual es un valor mayor que cero. Esto implica que las orejas, se forman
entre 0º y 90º.
El cálculo de estos índices puede haber estado sometido a ciertos
errores uno de ellos y posiblemente uno de los significativos es el hecho
que se trabajo solo con una medición en el ancho y el espesor para
antes y después de la deformación. Posiblemente esto puede haber
desencadenado algún error de menor cuantía.
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7. Conclusiones
Se logro caracterizar la anisotropía del material
El índice de anisotropía normal promedio resultó 1.64
El índice de anisotropía plano resulto 0.975
Hay formación de orejas entre 0º y 90º.
El material tiene regular embutibilidad.
Se familiarizo con la norma ASTM E-517
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8. Referencias:
[8.1] Monsalve, Alberto G. PDF Metalurgia Mecánica, capítulo 1.
Departamento de Ingeniería Metalúrgica –USACH.
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