UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADepartamento de Ingeniera MecnicaSANTIAGO

TITULO DE LA EXPERIENCIA

________________________________________________________________________________________________________

EXPERIENCIA N __________Grupo N_______Fecha de la Exp_________________ Fecha de Entrega _________________

NOMBRE ASIGNATURA_________________________________________________________CODIGO___________

CARRERA__________ ____________________________________Modalidad (Diurna o Vespertina)___________________________

NOMBRE DEL ALUMNO___________________________________________________________________________Apellido PaternoApellido MaternoNombre

________________________ Firma del alumno

Fecha de RecepcinBERNARDO GARATE

Nota de Interrogacin ________________Nombre del Profesor ________________________________________

Nota de Participacin ________________

Nota de Informe ____________________ _________________________________Nota Final __________________ ______ ________________Firma del Profesor

SE RECOMIENDA AL ESTUDIANTE MEJORAR EN SU INFORME LA MATERIA MARCADA CON UNA X

________Presentacin________Clculos, resultados, grficos________Caractersticas Tcnicas________Discusin, conclusiones________Descripcin del Mtodo seguido_______ApndiceOBSERVACIONES

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1. ndice

1.Resumen del Contenido32.Objetivos de la Experiencia33.Caractersticas Tcnicas de los Equipos e Instrumentos44.Metodologa Experimental55.Presentacin de Datos66.Presentacin de Resultados77.Discusin de los Resultados, Conclusiones y Observaciones Personales98.Apndice10

Ensayo de TraccinResumen del Contenido

El presente informe trata sobre la determinacin de las propiedades fsicas de los materiales a travs del ensayo de traccin uniaxial. Para llevar a cabo este ensayo se utilizaron probetas de tres materiales distintos, acero, latn y aluminio, mediante la maquina universal de ensayos.Para llevar a cabo los objetivos se determinan las cargas proporcionales, cargas mximas y cargas de rupturas, en base al grafico Carga v/s Elongacin que arrojo la Maquina Universal de ensayo, con esto se procede a calcular los distintos esfuerzos para cada material por separado.En el desarrollo del informe se muestran los objetivos detallados de la experiencia, los equipos e instrumentos empleados, la metodologa utilizada, la presentacin de los datos obtenidos y los resultados indicando sus variables estadsticas. Posteriormente se encuentran las conclusiones asociadas a los resultados. Finalmente se adiciona en el apndice parte de los conceptos y teora para el desarrollo de la experiencia.

Objetivos de la Experiencia

Objetivo General

Familiarizar al alumno con el ensayo de traccin uniaxial para determinar propiedades fsicas de los materiales y conocer su aplicacin en el campo industrial, ya sea para medir constantes elsticas y propiedades de los materiales o controlar la calidad de diferentes aceros y aleaciones desarrollada por la industria manufacturera.

Objetivos Especficos

Capacitar al alumno para identificar en el laboratorio las diferentes mquinas de ensayo universal. Entre ellas, se puede identificar mquinas de ensayo de traccin de baja compliancia (baja flexibilidad) y, de alta compliancia (alta flexibilidad), con accionamiento hidrulico y accionamiento a travs de tornillos, respectivamente. Capacitar al alumno en el ensayo normalizado de traccin segn norma nacional proporcionada por el Instituto Nacional de Normalizacin (INN) y aplicacin del Sistema Internacional de Unidades (SI) para expresar diversas magnitudes fsicas. Familiarizar al alumno con las definiciones bsicas de la resistencia de los materiales tales como esfuerzos, elongacin, deformacin, diagrama de fuerza versus deformacin, fractura en material frgil y fractura en material dctil. Determinar el esfuerzo o tensin de proporcionalidad, el lmite elstico, el esfuerzo de fluencia, el esfuerzo mximo y el esfuerzo de ruptura. Determinar la deformacin en puntos singulares del diagrama fuerza versus deformacin. Capacitar al alumno en la determinacin del mdulo de elasticidad o mdulo de Young.

Caractersticas Tcnicas de los Equipos e Instrumentos

Maquina Universal de Ensayos

Marca: Losenhausenwerk Procedencia: Alemania Tipo de instrumento: Analgico Capacidad mxima: toneladas Rango de escala: Divisin de escala: Tipos de ensayos: Traccin y flexin. Escala utilizada:

Pie de Metro

Marca: Mitutoyo Procedencia: Japn Tipo de instrumento: Analgico Unidad de medicin: Milmetros y Pulgadas Rango de escala: 0-300 [mm] y 0-12 [in] Sensibilidad: 0,05 [mm] y 1/128 [in]

Probetas Normalizadas Se utilizaron 6 probetas normalizadas de distintos materiales , las cuales se detallan a continuacin :1. Dos probetas de Aluminio.2. Dos probetas de Latn.3. Dos probetas de Acero.

Metodologa Experimental

En primera instancia se marcan las 6 probetas segn su material para diferenciarlas y as obtener mediciones sin problemas ni confusiones, luego de esto se debe medir el largo de la seccin cilndrica de cada una de las probetas normalizadas con el instrumento Pie de Metro, como tambin su dimetro. Se debe tener la precaucin de que estas medidas sean lo ms exactas posibles, para as no afectar en la futura obtencin de resultados.

Luego de esto se procede a hacer uso de la mquina universal de ensayos, por lo que se coloca cada una de las probetas en la mquina que consiste principalmente en dos mordazas (es en estas mordazas donde se debe colocar las probetas normalizadas), una fija y otra mvil. Ya fija la probeta se procede a aplicar una fuerza de traccin cada vez mayor hasta que sta se rompa. La mquina cuenta con un mecanismo que permite visualizar la carga aplicada (fuerza aplicada a la probeta en toneladas) en todo momento del ensayo, registrando la carga mxima aplicada antes de la ruptura de la probeta, para as obtener un grfico de esfuerzo versus elongacin, entregado por la mquina.

Fuerza aplicada a probeta en toneladas

Una vez que ocurre la ruptura de cada probeta, se procede a medir el nuevo dimetro y su longitud ya deformados, luego de esto, se procede al clculo de esfuerzos, deformaciones, porcentaje de alargamiento, porcentaje de reduccin de rea, con la ayuda del grfico entregado por la mquina.

Se debe tener la consideracin de hacer dos ensayos con cada material (ya sea de latn, acero o aluminio) para as comparar los diagramas de cada uno de estos. Se debe tener en cuenta que para el caso del latn y el aluminio se debe medir la carga aplicada con la escala hasta las 5 toneladas y el caso del acero con la escala de las 10 toneladas, para esto se debe agregar un contrapeso.

Presentacin de Datos

En esta seccin se muestran los datos experimentales obtenidos en la experiencia de los ensayos de probetas antes y despus de ser sometidos a traccin Adems se muestra la grafica experimental proporcionada por la mquina de ensayo universal.

Tabla 1 Datos obtenidos de las dimensiones antes de Ensayo de Traccin

101,0010,35

108,3010,45

Donde:

Dimetro inicial de la probeta sin traccionar, en milmetros. Longitud inicial de la seccin cilndrica de la probeta sin traccionar, en milmetros.

Tabla 2 Datos obtenidos de las dimensiones despus de Ensayo de Traccin

(ton)

3,31

3,42

6,60

5,20

112,509,203,88

119,709,703,84

Donde:

Dimetro inicial de la probeta sin traccionar, en milmetros. Longitud inicial de la seccin cilndrica de la probeta sin traccionar, en milmetros. = Carga mxima aplicada , en kilogramo fuerza .

Grfico experimental: Fuerza v/s Elongacin.

Presentacin de ResultadosA continuacin se muestran los resultados de la experiencia conforme a los objetivos.Se calcula el rea de la seccin transversal de cada probeta Tabla 3 rea de las secciones transversales de las probetas.

0,84

0,86

De la siguiente manera se obtiene el rea transversal (

A partir del grfico Carga v/s Elongacin se obtienen los siguientes datos.Tabla 4 Datos entregados por el grfico.Material de la probeta

Latn 12294,05933103310,000

Latn 22361,42934203420,000

Acero 15676,00066006204,000

Acero 25301,94652004619,120

Aluminio 12586,66738803880,000

Aluminio 22565,44738403840,000

Siendo:= Carga proporcional, en kilogramos fuerza= Carga mxima aplicada, en kilogramos fuerza= Carga de ruptura, en kilogramos fuerza

A partir de estos datos calculados, se procede a calcular los distintos esfuerzos Tabla 5 Esfuerzos

Material de la probeta

Latn 12753,2163972,4983972,498

Latn 22918,4544226,7264226,726

Acero 17084,5007743,5338237,801

Acero 25301,9464619,1206426,602

Aluminio 13074,4684611,7014611,701

Aluminio 22991,1664477,2234477,223

Donde:= Esfuerzo de proporcionalidad, en =Esfuerzo de ruptura, en =Esfuerzo mximo, en

Tabla 6 Datos tabulados de reduccin de rea y alargamiento de rotura.

Material de la probetaReduccin de rea (%)

Alargamiento de rotura (%)

Latn 118,9327,01

Latn 215,7624,97

Acero 120,795,60

Acero 234,9810,32

Aluminio 111,1211,39

Aluminio 27,1810,53

Discusin de los Resultados, Conclusiones y Observaciones Personales

Cada material de los que se han analizado se podran clasificar como dctiles (materiales que tienen un alargamiento a traccin relativamente grande hasta llegar al punto de ruptura) ya que, en la teora se asume que si superan un alargamiento de a lo menos 0.05 cm/cm (o del 5%), como fue el caso de todos, pueden ser clasificados as, caso contrario se clasificaran como frgiles. Adems, cada material sufri estriccin respecto de su rea primitiva y su rea final luego del ensayo, esto reafirma que los materiales analizados son dctiles.

En el grfico arrojado por la maquina Universal se observa que tanto en las probetas de aluminio y latn, no hay decaimiento de carga, ya que presentan su carga mxima muy cercanas en valor en la carga de ruptura ; esto se confirm con los clculos expuestos en la Tabla 4.

A diferencia de las dos probetas de acero, que tanto en el grfico como en la comparacin de sus valores en la Tabla 4, muestra que y no son cercanos.

Como se puede apreciar en trminos de longitud de cada barra el latn fue el que presento mayor porcentaje de alargamiento de rotura respecto de las otras barras, por otra lado el aluminio pese a que es un metal liviano no deja de ser menos importante a la hora de conocer sus comportamientos tanto de resistencia como de deformacin siendo esta ltima mucho menor que a la del latn.

Con respecto a los esfuerzos calculados se puede destacar que el acero fue el metal que mostro mayor rigidez al momento del ensayo y uno de los que sufri menos los efectos de la deformacin

Dentro de los grficos se puede observar que el grfico de aluminio uno es diferente al del aluminio dos, esto se puede deber a que el aluminio uno y dos son distintos tipos de aluminio. De forma diferente, los diagramas de ambos aceros y latones son casi idnticos y presentan similares cualidades.

Apndice

1. Ensayo de Traccin: Tambin llamado Ensayo de Tensin, mide la resistencia de un material a una fuerza esttica o gradualmente aplicada. El ensayo consiste en la observacin de una probeta cilndrica (cuyas magnitudes estn estandarizadas: dimetro de 0.505 plg y una longitud calibrada de 2 plg) que se coloca en la mquina de pruebas y se le aplica una fuerza F que se le conoce como carga, midiendo a su vez el alargamiento de la probeta con ayuda de un instrumento llamado extensiometro.a. .2. Mquina Universal: La mquina para ensayo universal es una mquina semejante a una prensa con la que es posible someter materiales aensayos de tracciny compresin para medir sus propiedades. La presin se logra mediante placas o mandbulas accionadas por tornillos o un sistema hidrulico. Esta mquina es ampliamente utilizada en la caracterizacin de nuevos materiales.

3. Esfuerzo o tensin: Se conoce como esfuerzo o tensin a la fuerza por unidad de rea, el esfuerzo es una funcin de las fuerzas internas en un cuerpo que se producen pr la aplicacin de las cargas exteriores. Se puede escribir como a. b. Hay que sealar que existe una diferencia entre el esfuerzo nominal, el cual contempla el rea de la seccin transversal original y el esfuerzo real, donde es necesario el rea en el instante que se desea calcular el esfuerzo.

4. Deformacin: La deformacin unitaria o ingenieril se define como el cambio de longitud por unidad de longitud, es decira.

5. Elasticidad: es la propiedad que hace que un cuerpo que ha sido deformado regrese a su forma original despus de que se ha removido las fuerzas deformadoras.

6. Ley de Hooke: Como sabemos y podemos apreciar en las curvas de carga-elongacin la relacin entre estas dos variables es lineal, para valores relativamente bajos de deformacin, esta relacin se conoce como Ley de Hooke , entonces para describir el comportamiento en esta zona inicial de los materiales podemos escribir:a.

7. Diagrama carga v/s elongacin: Cuando se aumenta gradualmente la carga axial por incrementos de carga, se mide el alargamiento de la longitud patrn para cada incremento, continuando de este modo hasta que se produce la rotura de la probeta. As se obtiene un diagrama carga v/s elongacin, donde los valores de carga se ubican como ordenada y los valores de la elongacin como abscisas, el cual nos entrega puntos de inters a estudiar.

8. Lmite de proporcionalidad: Es la mxima tensin que se puede producir durante un ensayo de traccin de modo que no haya deformacin permanente o residual cuando se suprima la aplicacin de la carga.

9. Punto de ruptura: Punto en que el material sufre una ruptura debido a la carga aplicada.

10. Estriccin: Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta aprecindose una acusada reduccin de la seccin de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarn acumulndose hasta la rotura de la probeta por ese zona.

Bibliografa

Gua de Laboratorio E981 Ensayo de Traccin, Depto. De Ingeniera Mecnica, USACH. Resistencia de Materiales; William Nash, captulo 1: Traccin y compresin Carga Esttica Simple , Universidad Tecnolgica de Pereira .