Laboratorio Tecnología de Materiales

Práctica de Laboratorio N° 3

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Informe

Integrantes:

Sección:

C-13-2-A

Profesor: Nunura Nunura Cesar Rolando

Fecha de Realización: 3 de septiembre

Fecha de Entrega: 17 de septiembre

2014-II

1. Objetivos:A. Reconocer las propiedades (dureza, densidad, resistencia a la

fatiga) de los diferentes tipos de materiales que comúnmente se utiliza en la aplicación del área industrial.

2. Fundamento teórico:La clasificación de propiedades es muy importante en nuestra vida diaria y en ciertos aspectos en la industria para la elaboración de materiales. Estas propiedades se clasifican de la siguiente manera:

1) Dureza: Esta propiedad nos indica la obstrucción de un material u objeto con tendencia a ser rayado por otro tipo de material.

Figura1.propiedad de dureza

Fuente: www.diamantes-infos.com

2) Densidad: Es una de las propiedades principales de los materiales en estado sólido, líquido y gaseoso; pero en este caso solo trabajaremos con los sólidos. Pues se determina el grado de compactación de un material. Y en relación a su fórmula es la cantidad de masa por volumen.

ρ=Masa(m)Vomunen(v)

Figura2.propiedad de densidadFuente: tecnologiadefabricacion4228.blogspot.com

3) Fatiga: Esta propiedad se refiere a la rotura de materiales ya que se da una carga cíclica a través de estos.

Figura3.propiedad de fatiga Fuente: www.itacr.com

4) Elasticidad: Esta propiedad posee la capacidad física para que los elementos cambien su forma, tamaño y diversos rasgos en estado de reposo. De manera que regresen a su estado original.

Figura 4.propiedad de elasticidad

Fuente: manuelvallina.blogspot.com

3. Resultados obtenidos:a) Dureza:

Tabla 1

“Dureza de los materiales”

En este laboratorio se utilizó 6 tipos de materiales con distintas durezas, y se comprobó experimentalmente quien fue el más duro y quien fue el menos duro. Como puede observar en la siguiente tabla:

Material 1° Vidrio 2° Acero 3° Bronce 4° Cobre 5° Aluminio 6° Acrílico

Elaborado por todo el grupoNota: Esta tabla está clasificada del más duro al menos duro según los tipos de materiales.

1. Análisis y evaluación final de los resultados:

i. ¿Un material no metálico puede ser más duro que un metal ?Explique con ejemplos.•Si, no necesariamente un metal es el más duro. Por ejemplo según nuestro laboratorio nos dimos cuenta que el VIDRIO ,un material no metal y natural, que está hecho a base de arena y silicio es más duro que el acero, un metal ferroso; pero el vidrio es más frágil a diferencia del acero.

ii. ¿La dureza de los aceros y de los materiales poliméricos son

iguales? En caso contrario mencione ejemplos.•No, por lógica los aceros son más duros que los poliméricos. Un ejemplo de esto es el acrílico, el cual no pudo rayar ni un poco al acero según nuestro experimento.

iii. ¿Cuál es el material más duro, de los que Ud. Ha ensayado? ¿Y cuál fue el menos duro?•Según la tabla 1 el material más duro fue el vidrio y el material menos duro fue el acrílico.

iv. De los metales ensayados: ¿Cuál es el..?-Metal más duro: EL ACERO-Metal menos duro: EL ALUMINIO

v. ¿Todos los materiales poliméricos tienen igual dureza?•No, hay algunos que son más duros y otros que no .Por ejemplo el ternopor.

Figura.5.”Materiales”

Elaborado por todo el grupo

Figura.6”Materiales”

Elaborado por todo el grupo

b) Densidad:

Tabla 2

“Densidad de materiales”

En este presente laboratorio analizaremos las densidades de 6 tipos de materiales, los cuales serán sumergidos en agua dentro de una probeta y así compararlos con las densidades teóricas y verificar si la medida fue correcta o no.Para evaluar esta Tabla 2 se tuvo que pesar cada material y ponerlos en la probeta por separado, realizar unos cálculos y comparar lo hallado con lo teórico.

Material M(g) V(mL) Densidad (ρ)Calculada (g/mL) Teórica

(g/mL)Bronce 42.9 6 7.15 7.4 – 8.9Acero 35.89 5 7.73 7.87Aluminio

13.69 5 2.72 2.7

Cobre 58.49 7 8.35 8.93Plomo 51.39 5 10.26 11.3total 202.19

Elaborado por todo el grupo

Como se puede verificar en la tabla 2, las medidas experimentales con las teóricas no son iguales pero en algo similares eso se debe a varios factores externos es decir que si la medición fue mala es tal vez porque el material examinado no posee el 100% de lo dicho o tal vez la medición hecha por nosotros debió ser más precisa.

Después de haber obtenido los datos procedemos a realizar un gráfico de barras horizontales de mayor a menos densidad.

2. Análisis y evaluación de los resultados:

i. Con ayuda de la tabla de densidades y de los resultados obtenidos ¿Para qué materiales son válidas las siguientes afirmaciones?

El cobre tiene aproximadamente 3 veces la densidad de aluminio.

Bronce Acero Aluminio Cobre Plomo0

10

20

30

40

50

60

70

masa (g)V (mL)ƿ(g/mL)

c) Resistencia a la fatiga:Tabla 3Numero de cargas cíclicasColocar y ajustar el material en la ranura del dispositivo de ensayo. Doblar hasta los topes del dispositivo en ambos lados repetidamente, contando el número de veces que se dobla hasta producir su rotura.

Registrar los valores en la tabla y graficar en forma de barras.

MATERIAL N° CARGAS CÍCLICAS

Cobre 7Acero 8

Aluminio 4Elaborado por todo el grupo

Esta tabla nos indica que el material más resistente en este laboratorio es el acero llegando a ocho ciclos y que el material más fácil de romper es el aluminio teniendo así 4 ciclos.

Luego realizamos una Grafica de datos:

1 2 30

5

10

15

20

25

30

Número de ciclos

Cobre Acero Aluminio

Elaborado por todo el grupo

Figura.7”Materiales”

Elaborado por todo el grupo

Figura.8”acción de fatiga”

Elaborado por todo el grupo

4. Evaluación y análisis de resultados :

i. ¿Qué materiales son los apropiados para la fabricación de partes dobladas a las cuales se les debe aplicar fuerza variable?

Los materiales más apropiados son los más resistentes a la fatiga como por ejemplo, en el caso de los metales, el acero;

que fue comprobado experimentalmente que más resistente a la fatiga que el cobre y el aluminio

ii. ¿Qué entiende usted por fatiga de un material?

Comprendemos que fatiga es la debilitación realizada por una o varias fuerzas sobre un material o un cuerpo.

iii. Mencione ejemplos en los cuales un material se encuentra sometido a fatiga.

En un juego de “sube y baja” el material expuesto a la fatiga es el acero

En un puente las vigas están sometidas a la fatiga es por eso que están hechas de acero

iv. De los materiales ensayados :

El material con mayor resistencia a la fatiga: Acero El material con menor resistencia a la fatiga: Aluminio

v. ¿Qué entiende por recuperación elástica?

Entendemos que recuperación elástica es la capacidad que tiene un material para regresar a su forma original después de ser deformado.

vi. ¿Qué entiende por elasticidad?

Es la capacidad que tiene un cuerpo para deformarse gracias a fuerzas externas y regresar a su forma original cuando ya no hay fuerzas externas.

vii. ¿Es lo mismo elasticidad que plasticidad?

No, son diferentes; la elasticidad puede cambiar de forma y regresar a su estado original, en cambio la plasticidad permanece la forma que la fuerza lo deformo.

viii. El material con mayor recuperación elástica es: bronce

d) Propiedades de elasticidad:Tabla 4Ángulos de retrocesos

MATERIAL ÁNGULO DE RETROCESOAcero 20°Bronce 25°Cobre 16°Aluminio 15°

Elaborado por todo el grupo

Todos los datos ordenados en una Gráfica de datos:

1 2 3 40

5

10

15

20

25

30

Ángulos de retroceso

Acero Bronce Cobre Aluminui

Elaborado por todo el grupo

Figura.9”acción de elasticidad”

Elaborado por todo el grupo

5. Evaluación y análisis de los resultados:

i. ¿Los materiales blandos tienen mayor recuperación elástica que los duros?

Si, como por ejemplo el diamante es un material duro y tiene muy poca capacidad de recuperación elástica, en cambio, el plástico que es un material blando tiene más capacidad de recuperación elástica.

ii. ¿Qué entiende usted por elasticidad?

Es cuando un material puede es deformado por fuerzas externas y tiene la capacidad de regresar a su forma original cuando ya no hay fuerzas externas.

iii. ¿Sera lo mismo elasticidad que plasticidad?

No, la plasticidad toma una forma permanente y no regresa a su forma original en cambio la elasticidad puede hacer que el material regrese a su forma original.

iv. De los materiales ensayados cual el que tiene mayor elasticidad.

Experimentalmente se comprobó que el acero tiene mayor elasticidad.

v. De los materiales ensayados cual es el menos elástico.

Se comprobó mediante el experimento realizado que aluminio es el menos elástico de los materiales usados en el laboratorio.

6. Conclusiones:

A lo largo del laboratorio se reconoció las propiedades importantes de los diferentes tipos de materiales de aplicación industrial, tales como la dureza, la densidad, la fatiga y la elasticidad. Los materiales utilizados fueron: Aluminio, Cobre, Acero, Bronce, Vidrio y Acrílico.

DUREZA: un material duro se caracteriza por su oposición a ser rayado o penetrado por una fuerza externa. Posteriormente se mostrará la relación de cada material respecto a su dureza.

DENSIDAD: Nos referimos a densidad cuando hablamos de una cantidad de masa ubicada en un cierto volumen de una sustancia.

MATERIAL m(g) V (cm3 ) DENSIDADTEÓRICA

DENSIDADEXPERIMENTAL

Bronce 42.9 g 6mL 7.15g

cm38.03

g

cm3

Acero 35.8 g 5mL 7.76g

cm32.7

g

cm3

N° Material más duro (orden decreciente):1 Vidrio2 Acero3 Bronce4 Cobre5 Aluminio6 Acrílico

Aluminio 13,6 g 5mL 2.72g

cm37.4

g

cm3

Cobre 58.4 g 7mL 8.35g

cm37.8

g

cm3

Plomo 51.5 g 5mL 10.26g

cm311.3

g

cm3

FATIGA: hablamos de fatiga en relación con el fenómeno por el cual se genera ruptura a partir de cargas cíclicas.

MATERIAL N° CARGAS CÍCLICAS

Cobre 7

Acero 8

Aluminio 4

ELASTICIDAD: se habla de elasticidad cuando nos referimos a la propiedad en ciertos materiales que tienen la capacidad de ser deformados y, a su vez, poder recuperar su forma original.

MATERIAL ÁNGULO DE RETROCESOAcero 20°Bronce 25°Cobre 16°Aluminio 15°

7. RECOMENDACIONES:

Los materiales destinados a la prueba de dureza deben poseer partes con filo, para que la experiencia pueda ser percibida de manera satisfactoria.

Los materiales utilizados en la prueba de densidad deben ser uniformes, con la finalidad de obtener un peso más

exacto y así realizar un mejor cálculo a la hora de obtener la densidad.

El equipo de elasticidad debe poseer una mejor graduación en los ángulos, para poder obtener un mejor resultado a la hora de doblar la muestra de material.

8. BIBLIOGRAFIA:

Smith W,Hashemi J,Carrillo L,Bellido J.(2013). Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales (4ta. ed.). New York: McGraw-Hill.

SHACKELD, JAMES F. (2005).Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. MADRID: PRETIENCE HALL .

HIGGING, RAYMOND A. (2006).Material for engineers and technicians. MASSACHUSSETTS: S.N.