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ENSAYO DE TRACCIONPROPIEDADES MECANICAS

MODULO DE ELASTICIDAD (E)Mdulo de Young

Tramo lineal de la curva - (regin elstica)

Est relacionado con la fuerza de enlace

El valor de E no vara en la regin elstica

Alto valor de E implica alta rigidez

Aceros 30 x 106 (207 Gpa)

Aluminio 10 a 11 x 106 psi (69 a 76 Gpa)Ley de Hooke:= EE = 2G (1 + )LMITE ELSTICO CONVENCIONAL DE 0.2%Se determina a partir del diagrama convencional -.Se parte del valor de las abscisas, = 0.002 y se traza una recta paralela al tramo elstico. y es el nivel de esfuerzo al que un metal o aleacin muestra deformacin plstica significativa

0.2% (0.002 m/m o plg/plg)

Valores representativos del lmite elstico (resistencia de fluencia)En compresin4RESISTENCIA A LA TRACCIN (UTS o t)Es la mxima tensin que soporta un material dctil en regin de deformacin plstica homognea.

Se determina trazando una lnea horizontal desde el punto mximo de la curva esfuerzo-deformacin hasta el eje de esfuerzo.No tiene mucha utilidad porque en aleaciones dctiles se produce mucha deformacin plstica antes de alcanzarlo.

Un valor menor que el esperado puede atribuirse a la presencia de defectos (porosidades o inclusiones)

Por encima de t la deformacin plstica se intensifica hasta que el material colapsa plsticamente y se rompe.

La estriccin puede aparecer en cualquier punto de la zona calibrada.

Al alcanzar el UTS inicia el encuellamiento (estriccin) Entre mas dctil es el material mayor es el encuellamiento antes de fractura

En la regin de deformacin plstica, la interrupcin del ensayo permitira al material recuperar nicamente su deformacin elstica. Esta recuperacin se representa como una lnea recta, paralela a la del tramo elstico cuyo inicio estara en el punto de la curva y finalizara en el eje de abscisas.RECUPERACIN DE LA DEFORMACIN ELSTICA DURANTE ENSAYO DE TRACCIN.

Se puede determinar con la deformacin plstica mxima, trazando una recta a partir del punto de ruptura, paralela al rgimen elstico.

DUCTILIDADPORCENTAJE DE ALARGAMIENTO (O ELONGACIN)Es una medida de la ductilidad del materialA mayor ductilidad mayor capacidad o porcentaje de deformacinSe determina uniendo los fragmentos y midiendo la longitud finalEs un ndice de la calidad del material

PORCENTAJE DE ESTRICCINEs una medida de la ductilidad

Es un ndice de la calidad del metal, ya que puede disminuir si existen porosidades o inclusiones en la muestra

Tabla de propiedades mecnicasmetalLmite elstico psi (MPa)UTSpsi (MPa)Ductilidad% (en 2 plg)aluminio4 000 (28)10 000 (69)45cobre10 000 (69)29 000 (200)45acero19 000 (130)38 000 (262)45titanio35 000 (240)48 000 (330)30molibdeno82 000 (565)95 000 (655)3511

ENERGIALa energa por unidad de volumen empleada para deformar un material viene dada por el rea bajo la curva -12Diagrama esfuerzo deformacin para materiales dctiles y frgiles

13Esfuerzo real y deformacin realLa expresin ln (A0/Ai) solo se puede usar antes de comenzar la formacin de cuello, cuando el volumen permanece constante y A0/l0 = Ai/liLas dos curvas difieren slo cuando comienza la formacin de cuello

t continua aumentando despus de la formacin de cuello14EJEMPLO: Los siguientes datos se tomaron con un espcimen normal de 0.505 plg de dimetro, de una aleacin de cobre (longitud inicial (lo) = 2.0 plg) Carga (lb)Longitud medida (plg)02.00003 0002.001676 0002.003337 5002.004179 0002.009010 5002.04012 0002.2612 4002.50 (carga mxima)11 0003.02 (fractura)Calcule:Resistencia de cedencia con el criterio de 0.2% de deformacin convencionalResistencia de tensinMdulo de elasticidadEl % de alargamientoEl % de reduccin de reaEsfuerzo ingenieril en fracturaEsfuerzo real en fractura.Despus de la fractura la longitud total era 3.014 plg y el dimetro, 0.374 plg

F (lb)L (plg) (psi) (plg/plg)00003 0000.00167150000.0008356 0000.00333300000.0016657 5000.00417375000.0020859 0000.009450000.004510 5000.04525000.0212 0000.26600000.1312 4000.5 (F max)620000.2511 0001.02 (frac)550000.51

RESISTENCIA DE FLUENCIA (CEDENCIA)Ampliando la grfica en los primeros puntos

RESISTENCIA A LA TENSIN (UTS)MODULO DE ELASTICIDAD (E)

MODULO DE ELASTICIDAD (E)

ELONGACIN

REDUCCIN EN REA

ESFUERZO DE INGENIERIA EN FRACTURA

ESFUERZO REAL EN FRACTURATAREA: Los siguientes datos se tomaron con un espcimen de prueba de 20 mm de dimetro de un hierro colado dctil (Lo = 40.00 mm) Carga (N)L (mm)0025 0000.018550 0000.037075 0000.055590 0000.20105 0000.60120 0001.56131 0004.00 (carga mxima)125 0007.52 (fractura)Despus de la fractura la longitud total era 47.42 mm y el dimetro, 18.35 mm.

Dibuje la curva esfuerzo deformacinCalcule:Resistencia de cedencia con el criterio de 0.2% de deformacin convencionalResistencia de tensinMdulo de elasticidadEl % de alargamientoEl % de reduccin de reaEsfuerzo ingenieril en fracturaEsfuerzo real en fractura.EFECTO DE LA TEMPERATURA

Dureza en funcin de la temperatura en varios materiales26EFECTO DE LA TEMPERATURA

Curvas tpicas de traccin del hierro a tres temperaturas: -200 C, -100 C y 25 CENSAYO DE IMPACTO28ENSAYO DE IMPACTOUn material puede comportarse en forma frgil si se sujeta a una velocidad de deformacin suficientemente rpidaLa tenacidad es una medida de la energa absorbida antes de la fracturaEl ensayo de impacto mide la capacidad del material para absorber energa de impactoEn el ensayo de impacto las velocidades de deformacin son mucho mayores que las usadas en un ensayo de tensin29

Mquina y especmenes para prueba de impactoa) Charpy; b) Izod

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Mquina para ensayo de impacto31Propiedades que se obtienen del ensayo de impactoTemperatura de transicin dctil a frgil: temperatura a la cual un material cambia de un comportamiento dctil a uno frgil

Un material sujeto a cargas de impacto deber tener una temperatura de transicin por debajo de la temperatura de operacin32

Efecto del % de carbono en las grficas de energa de impacto-temperatura para varios aceros recocidos

33Propiedades que se obtienen del ensayo de impactoSensibilidad a la muesca: se convierten en concentradores de esfuerzo y reduce la tenacidad de los materiales. Se evala comparando la energa absorbida en probetas con y sin muesca

34Energa de fractura: si disminuye, la fractura es mas frgil. Se relaciona con el diagrama esfuerzo deformacin: la energa necesaria para romper un material est relacionada con el rea bajo la curva esfuerzo real-deformacin realPropiedades que se obtienen del ensayo de impacto

35Propiedades que se obtienen del ensayo de impactoFraccin de rea de fractura frgil: por inspeccin de la probeta fracturada.

Aspecto de superficie de fractura de probetas Charpy ensayadas:(T1 < T 2 < T 3)36Uso de las propiedades de impacto: la energa absorbida y la temperatura de transicin son sensibles a las condiciones de carga, temperatura y velocidades de carga. Bajas temperaturas de operacin y alta velocidad de carga pueden causar fractura frgil de materiales moderadamente dctiles.

Propiedades que se obtienen del ensayo de impacto37

Energa absorbida en el ensayo de resiliencia a diferentes temperaturas: a) acero templado y revenido; b) acero recocido