UNIVERSIDAD DESANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERIADEPTO. ING. MECÁNICA

CARRERA : ING. EJECUCIÓN MECÁNICAASIGNATURA: TOPICO II, POLIMEROS Y METRIALES COMPUESTOSPROFESOR : BERNARDO GARATEALUMNOS : BORIS CRUZ S.FECHA : 02.11.2005

INDICE

1) RESUMEN....................................................................................................................................1

2) OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA.......................................................................................1

3) CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS..................................................................................................................2

4) DESCRIPCION DEL METODO SEGUIDO............................................................................3

5) PRESENTACIÓN DE RESULTADOS.....................................................................................4

6) ANÁLISIS Y CONCLUSIÓN DE LA EXPERIENCIA...........................................................6

7) BIBLIOGRAFÍA..........................................................................................................................8

1. RESUMEN

El informe que se presenta, hace referencia a la experiencia Tracción, un ensayo ya conocido y desarrollado, mas esta vez será realizado en materiales polímeros, donde se analizarán aspectos parecidos a los efectuados con metales, sin embargo se podrán apreciar los comportamientos diversos de estos materiales. El informe además exhibirá objetivos de la experiencia, características de los instrumentos ocupados, una descripción de la experiencia, resultados y cálculos obtenidos, para finalizar con la conclusión.

Mas la presentación empírica que poseen materiales (Rodalón, Technyl, Polipropileno), permitirán evaluar las conductas que tienen frente a esfuerzos de tracción, encontrando así sus puntos de carga de proporcionalidad, máxima y de ruptura. Para posteriormente encontrar los diferentes parámetros que nos interesa obtener en la experiencia, estos valores serán obtenidos previo análisis de datos para ser utilizados en ecuaciones que nos facilitaran el análisis final y las conclusiones.

2. OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA

OBJETIVOS:

Realizar un ensayo para determinar la resistencia a la tracción de materiales plásticos.

Obtener el diagrama fuerza-elongación de cada ensayo

Determinar, con la información del diagrama fuerza-elongación, el módulo de elasticidad del material

Determinar la tenacidad de cada material

Determinar otros valores característicos como límite elástico, tensión máxima y de ruptura, porcentaje de estiramiento total y, si procede, estricción

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3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

Pie de metro: Marca: Mitutoyo

Campo de medida: 0 a 800 mm y 0 a 12 in

Resolución : 0,05 mm y 1/128 in

Maquina de ensayo universal: Marca: Losenhausenwerk

Campo de medida: 0 a 2 toneladas 0 a 5 toneladas 0 a 10 toneladas

Resolución : 0 a 2 ton es de 10 Kg 0 a 5 ton es de 20 Kg

0 a 10 ton es de 50 Kg

Error: de +5 Kg / 0 Kg / - 5 Kg

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4. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO SEGUIDO

Para llevar a cabo la experiencia de Tracción es necesario, conocer previamente de forma general los conceptos básicos que permitan realizar de mejor manera la experiencia, sin embargo estos ya se poseen a partir del ensayo realizado en resistencia de materiales, mas para efectote estos materiales se dan a conocer las modificaciones que recaen en las probetas. Luego se trabajara el ensayo a partir de la materia prima que nos permita efectuar nuestra toma de datos, en este caso se trata de seis probetas de polímeros dos de Rodalón (Polietileno), dos de Technyl (Poliestireno) y dos de Polipropileno. A las cuales se les medirá la longitud L inicial y su diámetro también inicial.

A continuación se trasladara cada una de las probetas a la maquina de ensayo universal donde se efectuara una a una la experiencia, es decir se fijara cada probeta al armatoste para posteriormente ser sometida a un esfuerzo de tracción tal que este pueda romper la probeta. Una vez completado el ciclo antes mencionado se procede a medir las longitudes finales y los diámetros finales y cargas máximas que permitan finalmente encontrar todos los valores que serán expresados en el presente informe.

figura 1

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5. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

Por medio de proporcionalidad (regla de tres) que el grafico carga-deformación nos entrega obtenemos los sgtes valores.probeta Veloc.

[mm/min]Material Pmax

[kgf]Dist.

Máxima[mm]

Dist. De proporcionalidad

[mm]

Dist. De ruptura

[mm]

Ppp[kgf]

Prup[kgf]

1 50 Rodalon 235 15 7 15 109,6667 2352 50 Rodalon 267 18 7 18 103,8333 2673 50 Technyl 700 33 25 32 530,303 678,78794 100 Technyl 680 32 31 24 658,75 5105 50 Polipropileno 305 19 10 11 160,5263 176,57896 100 Polipropileno 275 17 10 9 161,7647 145,5882

Pmax: carga máximaPpp : carga de proporcionalidadPrup : carga de ruptura

A partir de las mediciones iniciales y finales de longitud y área transversal obtenemos lo sgte.

probeta Material Lo[mm]

Lf[mm]

|Lo-Lf|[mm]

%|Lo-Lf|

1 Rodalon 50,15 294,15 244 486,54042 Rodalon 48,9 314,9 266 543,96733 Technyl 50,1 240,1 190 379,24154 Technyl 48,95 135,95 87 177,73245 Polipropileno 48,1 82,1 34 70,686076 Polipropileno 50,9 356,9 306 601,1788

Lo : longitud inicialLf : longitud final

probeta Material Area inicial (Ao)

[mm^2]

Area final (Af)

[mm^2]

|Ao-Af|[mm^2|

%|Ao-Af|

1 Rodalon 77,75638 22,90221 54,85417 70,54622 Rodalon 79,32718 22,48006 56,84712 71,661593 Technyl 77,75638 22,90221 54,85417 70,54624 Technyl 77,75638 29,22467 48,53172 62,415095 Polipropileno 80,11847 27,80506 52,31341 65,295076 Polipropileno 77,75638 14,52201 63,23437 81,3237

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probeta Material σmax[kgf/mm^2]

σpp[kgf/mm^2]

σrup[kgf/mm^2]

1 Rodalon 4,298664116 2,006043 4,2986642 Rodalon 4,787303367 1,861729 4,7873033 Technyl 12,80453141 9,700403 12,416524 Technyl 12,43868766 12,04998 9,3290165 Polipropileno 5,41463147 2,849806 3,1347876 Polipropileno 5,030351626 2,95903 2,663127

σmax : esfuerzo máximo a la tracciónσpp : tensión proporcionalidad σrup: tensión ruptura

probeta Material E[psi]

δpp[mm]

ResilienciaKgf*mm^2

1 Rodalon 13468,72 7,469388 409,57142 Rodalon 10609,76 8,580645 445,47853 Technyl 47335,96 10,9292 3084,8564 Technyl 47857,72 12,325 4059,5475 Polipropileno 17367,05 7,892857 633,50566 Polipropileno 21000,73 7,171875 580,0781

E: Modulo de Elasticidad.δ : estiramiento

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6. ANÁLISIS Y CONCLUSIÓN DE LA EXPERIENCIA

A partir de los valores obtenidos en la experiencia podemos decir que, las probetas de aluminio y latón se comportaron de similar forma, es decir sus tensiones y sus cargas tuvieron valores muy cercanos entre sus semejantes, mientras que las probetas de acero en todos los parámetros obtenidos hacen ver que no son de la misma composición, es decir no corresponden a la misma serie.

Cabe nombrar que los datos obtenidos servirán como referencia para discernir que materiales son más o menos dúctiles, o en su defecto más o menos frágiles, ya que tendremos en los parámetros necesarios que nos ayudaran a discriminar dicha evaluación, estos valores son la elongación, la estricción, las cargas y por supuesto su resistencia a la tracción. Además los gráficos entregados por la máquina universal de ensayos nos entrega la visualización del gráfico carga versus elongación que permite observar las zonas que presento cada material en la experiencia.

De lo calculado se obtiene que la probeta de acero número 2 fue la que obtuvo el mayor porcentaje de elongación, esta característica se repitió en las probetas de latón obteniendo valores de similar magnitud; mientras que la probeta número 1 de acero junto con las de aluminio tuvo un rango similar de elongación siendo este aproximadamente la mitad de las otras tres probetas. En lo que se refiere a la estricción las probetas de acero fueron las que alcanzaron los valores más elevado, encontrando en el aluminio el valor de más baja magnitud. Y lo que respecta a la resistencia a la tracción el mayor y el menor valor lo tienen las probetas de acero número uno y dos respectivamente, mientras que las demás probetas, como fue anteriormente nombrado poseen valores semejantes con sus pares.

Ahora de lo calculado y visualizado en los gráficos, se puede exponer que de los materiales trabajado el más dúctil fue la probeta 2 de acero, ya que tiene el mayor % de alargamiento, su diferencia entre el limite de proporcionalidad y tensión de rotura es muy grande y por ultimo es el que posee el mayor periodo plástico. Mientras que las demás probetas carecen de algunas de estas propiedades, haciendo que sean mas frágiles con respecto a esta. Sin embargo, se aprecia a la vez que las probetas de aluminio son las más frágiles del grupo de materiales trabajados ya que en estas desaparece el periodo plástico, su porcentaje de alargamiento son los menores y sus periodos de roturas fueron los más veloces. A partir de la características antes mencionadas se puede concluir que si bien podemos ordenar los materiales según sus propiedades, darle la característica de dúctil o frágil, estará siempre en función de muchas variables por ejemplo las ya redundadas en el escrito como las cargas, la elongación y la estricción, entre otros, nos darán un pie para determinar cuanto será en definitiva la resistencia a la tracción que podrá resistir el material a trabajar, en nuestro caso personal diremos que las probetas de acero tienen la mayor y la menor resistencia a la tracción que se debe principalmente a que no corresponden a la misma serie, ya que se puede apreciar según su comportamiento que en la probeta 2 hablamos de un acero más dulce que en la probeta 1.

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7. APENDICE

ECUACIONES OCUPADAS EN LOS CALCULOS

> Para el cálculo de las cargas de proporcionalidad y ruptura, se ocupo:

Pmax: carga máximaPprop(rup) : carga proporcionalidad (ruptura)distancia prop(rup) : dimensión de longitud de la carga proporcionalidad en el grafico distancia max : dimensión de longitud de la carga maxima en el grafico

> Para el cálculo de diferencia de longitudes de la probeta

: diferencia de longitudesLo : longitud inicialLf : longitud final

> Para el cálculo de diferencia de áreas de la probeta

: diferencia de áreasAo : Area inicialAf : Area finalD : diámetro

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> Para el cálculo de los esfuerzos a la tracción

σ : esfuerzo a la tracciónP : cargaA : área

> Para realizar el cambio de unidades de E:

> Para calcular la Resiliencia se calculara el área bajo la curva de la zona elástica.

B) BIBLIOGRAFIA

* LABORATORIOS DE RESISTENCIA DE MATERIALES Para POLÍMEROS Y MATERIALES COMPUESTOSDETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN, USACH

* CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES, vol. IIWILLIAM CALLISTER, edit. REVERTÉ, 1996

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RODALON

TECHNYL

POLIPROPILENO