Propiedades mecnicas de metales: Tensin y deformacin Tensin convencional Deformacin convencional Ensayo de traccin Mdulo de Elasticidad Lmite elstico convencional de 0.2% Resistencia a la traccin Porcentaje de alargamiento a fractura Porcentaje de estriccin a fractura Ensayo de Dureza Laboratorio de Materiales y Operaciones Unitarias 42 EETN1 Profesora: Karina Madsen Bibliografa: Fundamentos de la Ciencia E ingeniera de Materiales Smith, W y Javad, H.

Tensin y DeformacinSometiendo una pieza de metal a una fuerza de traccin uniaxial, al eliminar la fuerza pueden ocurrir dos situaciones con la pieza:

Deformacin Elstica Recupera su forma original Los tomos vuelven a su posicin original

Deformacin Plstica No recupera forma original Los atomos quedan en otra posicin

Tensin Convencional Tensin Convencional ()= Fuerza traccin uniaxial(F)=[Pa]

Area de seccin transversal (A0) 1 N/m2=1Pa 1psi=6.89 103Pa

Mquina para ensayo de traccin universal

Deformacin Convencional Deformacin convencional()= L-L0=[pulg/pulg] o [m/m]

L0 % Deformacin= Deformacin

convencional ()x 100

Ensayo de traccin

Ensayo de traccin: Curva Tensin-deformacin

Procedimiento del ensayo Se aplica una fuerza de traccin sobre una probeta de

ensayo y se analiza la curva de esfuerzo (N/m2) frente a la deformacin de la muestra. A partir de dicha curva se deducen las propiedades mecnicas El aparato usado, es un dinammetro, que consta de un brazo fijo y otro mvil que disponen de unas mordazas en las que se sujeta la probeta. Los brazos se separan a una velocidad constante, midiendo en cada instante la carga necesaria para mantener dicha velocidad y la deformacin que sta produce sobre la probeta. El ensayo se mantiene hasta que la probeta se fracture.

Valores de propiedades mecnicas obtenidas del ensayoModulo de elasticidad: relacionado con la fuerza del enlace entre los tomos del metal o la aleacin, el metal vuelve a su posicin original al desaparecer la fuerza. Se obtiene de la primera parte del ensayo cuando el material se deforma elsticamente E= (tensin)= [Pa] (deformacin) Lmite elstico 0.2%: es el nivel de tensin en el que un metal muestra deformacin plstica significativa. Se expresa en Pa

Valores de propiedades mecnicas obtenidas del ensayo Resistencia a la traccin: informa la presencia de defectos. Se determina intersectando el punto mximo en la curva con el eje Fuerza. Obtengo un valor en Pa

Valores de propiedades mecnicas obtenidas del ensayo % de Alargamiento: valor de la ductibilidad del metal, a mayor ductibilidad mayor porcentaje de deformacin. Indica la calidad del metal% de alargamiento=longitud final-longitud inicial x 100= [%] longitud inicial (Long inicial: distancia entre marcas. Long final: distancia entre marcas uniendo los fragmentos)

Valores de propiedades mecnicas obtenidas del ensayo % de Estriccin: o de reduccin de rea, da una medida de la ductibilidad del metal. Indica la calidad del metal% de estriccin=rea inicial-rea final x 100= [%] rea inicial (Area inicial: rea transversal de la probeta antes del ensayo. Area final: dimetro en la seccin de fractura)

Dureza La dureza es la medida de la resistencia de un metal a

la deformacin plstica permanente El ensayo de dureza se realiza con el Durmetro Rockwell

Escalas de Dureza RockwellSmbolo de la escalaA

PenetradorDiamante

Carga mayor (kg)60

AplicacionesAceros tratados y sin tratar. Materiales muy duros. Chapas duras y delgadas. Aceros recocidos y normalizados. Aceros tratados trmicamente Aceros cementados Metales blandos y antifriccin. Bronce recocido. Bronce fosforoso y otros materiales. Metales blandos con poca homogeneidad, fundiciones con base hierro. Aplicaciones anlogas al tipo anterior.

B C D E F G

Esfera de 1/16 pulgada Diamante Diamante Esfera de 1/8 pulgada Esfera de 1/16 pulgada Esfera de 1/16 pulgada

100 150 100 101 60 150

H

Esfera de 1/8 pulgada

60

K

Esfera de 1/8 pulgada

150

Procedimento Ensayo Dureza Se aplica una carga conocida con un penetrador sobre

la probeta de metal hasta que se produce una indentacin en el metal, luego se retira el penetrador y se calcula un nmero de dureza basado en el rea de corte transversal de la huella producida o en su profundidad. Se utiliza para control de calidad No se destruye la muestra

Problemas1. 2.

3.

Una barra de 125 cm de dimetro est sujeta a un peso de 2500 kg. Calcule la tensin convencional. Una probeta de aluminio puro de 0.5 pulgadas de ancho, 8 pulgadas de longitud, y 2 pulgadas entre marcas de ensayo realizadas en el centro de la probeta es deformada hasta que las marcas se han separado 2.65 pulgadas. Calcule la deformacin convencional y el % de alargamiento que ha sufrido la muestra. (1 metro = 39.37 pulgadas) Los siguientes son los resultados de un ensayo de traccin realizado en el laboratorio con un acero 1020, el dimetro inicial es de 1/2 y la longitud inicial de 2. Construya una grfica esfuerzo deformacin real y calcule el valor de las propiedades mecnicas para este material:

ProblemasElongacin (pulgadas) .005 .001.002 .003 .004 .005 .01 .02 .03 .04 .05 .06 .07 .08

Dimetro (pulgadas) 0.5 0.50.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.493 0.488 0.483 0.472 0.456 0.438 0.365

Fuerza (libras) 972 19643711 5498 7312 9277 10210 10800 11231 11604 11761 11781 11585 9032

Problemas4. Una probeta de acero al carbono 1030 de 0.500 pulgadas de dimetro seensaya hasta la fractura en una mquina de ensayo. El dimetro de la probeta en la zona de fractura es de 0.343 pulgadas. Calcule el porcentaje de estriccin de la muestra.

Torno automticoEl modelo CNC Tensilathe es un torno nuevo, totalmente automtico desarrollado para tornar probetas redondas de barras de la mayora de los metales y no-metlicos maquinables. Utiliza una microcomputadora programable para preparar una gran variedad de probetas desde un dimetro aproximado de de pulgada (6 mm), hasta mas de 2 pulgadas (50 mm). Un software opcional permite que contornos sean importados de dibujos tipo CAD. Este nuevo torno utiliza un software en Windows con mens que facilitan la operacin. No se requiere experiencia en maquinado, ni en maquinas herramientas CNC para que el usuario empiece a tornear sus barras

Probetas estndar plana y cilndrica

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