PORTADA ----------------YamiINDICE---------------------Yami OBJETIVOS----------------AuraRESUMEN-----------------AuraINTRODUCCION----------Aura MARCO TEORICO-------------- DianaPROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ----------YamiMateriales, Equipo, Procedimiento ( Flujograma)DATOS OBTENIDOS--------------LuisaCALCULOS--------------------------Luisa DISCUSION DE RESULTADOS-------------Diana Tabla final resumen de propiedades obtenidasAnlisis de tipo de roturaComparacin dato experimental y tericoAnlisis de cada propiedad en marco tericoCONCLUSIONES ------------------------YamiREFERENCIAS --------------------------AuraANEXOS---------------------------------Diana

3.1 Explicar porque se prefiere elaborar un diagrama esfuerzo-deformacin, en vez de uno fuerza-elongacin.Porque se establece, no slo un mero cambio de longitud, sino que el cambio de longitud con respecto a las propiedades iniciales de ma muestra en particular. Adems, al trabajarse como una cantidad adimensional, eel uso de los datos obtenidos son aplicables a cualquier sistema de unidades que se requiera utilizar, siempre y cuando estn en concordancia con los valores de esfuerzo.

Objetivos

Objetivo generalEfectuar un ensayo de tensin sobre una probeta de acero ASTM A36 para estudiar el comportamiento del material cuando es sometido a esfuerzos axiales de tensin progresivamente crecientes hasta provocar su ruptura.

Objetivos especficos Conocer las caractersticas y especificaciones que se deben tener en los materiales de acuerdo a las especificaciones de la normativa respectiva del material. Analizar la relacin entre el tipo de fractura en la probeta que se puede generar en el ensayo de tensin y las caractersticas del material. Identificar el tipo de grfico que se genera de acuerdo a los datos obtenidos en el ensayo de tensin.

Resumen

En este trabajo se describe la realizacin de un ensayo con una probeta metlica a la cual se le tomaron las medidas iniciales utilizando un pie de rey y una cinta mtrica antes del ensayo. Luego, la probeta es colocada en la mquina universal y se toman los datos de elongacin con el extensmetro y la carga con la mquina universal de tensin. Despus se tomaron los datos de la carga mxima, el valor de ruptura.Al final del laboratorio se obtienen las medidas finales de la probeta la cual servirn para la construccin del grfico cuyo anlisis dar como resultado el mdulo de elasticidad el esfuerzo de fluencia, el esfuerzo ltimo y el punto de ruptura.Luego se realizaran los clculos para obtener el grafico basados en los datos obtenidos durante el ensayo, el mdulo de elasticidad para saber qu tan rgido es el material, se calcular el porcentaje de elongacin y reduccin de rea, el porcentaje del rea de fractura, el clculo de la resistencia de fluencia, se calcula tambin la resistencia de rotura y resistencia mxima.

Introduccin

Los materiales son sometidos a diferentes y diversas pruebas mecnicas para explorar y explicar su comportamiento en diferentes tipos de situacionesEn el siguiente trabajo se presentan los resultados que fueron obtenidos en el ensayo de tensin realizado en el Laboratorio de Suelos y Materiales, en la Escuela de Ingeniera Civil de la Universidad de El Salvador.Este ensayo de tensin nos permite conocer las caractersticas del material cuando se somete a esfuerzos de estiramiento. Esto se lleva a cabo utilizando la mquina universal para ensayos de tensin o traccin y una probeta metlica cuyas dimensiones iniciales son medidas antes y despus de la realizacin del ensayo y su posterior ruptura.Durante el ensayo se obtienen los valores que se utilizarn para poder realizar la grfica esfuerzo-deformacin, de donde se obtiene el mdulo de elasticidad, el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo ltimo.Por ltimo se analizarn los datos obtenidos para conocer y reportar las caractersticas principales del material para poder conocerlo ms y no se tengan muchos problemas a la hora de la comercializacin y las especificaciones e las condiciones adecuadas de rendimiento de este.

Marco tericoEnsayo de tensinPrueba en donde una muestra de material (probeta) es sometida a fuerzas de sentido contrario o fuerzas de traccin. Son tomados como datos experimentales la elongacin del material con respecto a la carga, tambin leda, a la que es sometida la probeta.La mquina utilizada es, por lo general, una mquina universal para pruebas de tensin, pero debe ser complementado con la utilizacin de un extensmetro para las lecturas de elongacin instantneas.El fin ltimo de esta prueba es obtener las caractersticas particulares asociadas con el material probado, como lo son:Elongacin y porcentaje de elongacinMdulo de elasticidadEsfuerzo de fluencia y de rupturaTenacidadTodas asociadas a las caractersticas e interpretacin del grfico deformacin vrs esfuerzo.ProbetaSe le llama a la muestra de material que ser sometida a la prueba mecnica, en este caso, de tensin.Debido a que cada prueba tiene condiciones diferentes como la mquina con la que se va a realizar la prueba, como la aplicacin especfica para la que es usado el material con el que se experimenta, existen diferentes tipos de probeta, como las planas y las cilndricas.Sin embargo, la generalidad de todas ellas para poder ser utilizadas en la prueba de tensin es el conocer sus dimensiones geomtricas iniciales y finales mediante medicin directa, y no nicamente las especificaciones del fabricante.

Fracturas (fallas)Es la separacin de un slido bajo tensin en dos o ms piezas. En general, la fractura metlica puede clasificarse en dctil y frgil. La fractura dctil ocurre despus de una intensa deformacin plstica y se caracteriza por una lenta propagacin de la grieta. La fractura frgil se produce a lo largo de planos cristalogrficos llamados planos de fractura y tiene una rpida propagacin de la grieta.

FRACTURA DCTILEsta fractura ocurre bajo una intensa deformacin plstica.

La fractura dctil comienza con la formacin de un cuello y la formacin de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en direccin perpendicular a la tensin aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia su direccin a 45 con respecto al eje de tensin y resulta una fractura de cono y embudo.FRACTURA FRGILLa fractura frgil tiene lugar sin una apreciable deformacin y debido a una rpida propagacin de una grieta. Normalmente ocurre a lo largo de planos cristalogrficos especficos denominados planos de fractura que son perpendiculares a la tensin aplicada.La mayora de las fracturas frgiles son transgranulares o sea que se propagan a travs de los granos. Pero si loslmitesde grano constituyen una zona de debilidad, es posible que la fractura se propague intergranularmente. Las bajas temperaturas y las altas deformaciones favorecen la fractura frgil.

Superficies dejadas por diferentes tipos de fractura. a) Fractura dctil,b) Fractura moderadamente dctil, c) Fractura frgil sin deformacin plstica

Propiedades elsticasEl comportamiento de los distintos materiales frente al ensayo se encuentra ilustrado en la siguiente grfica. La figura muestra en forma cualitativa las curvas de esfuerzo-deformacin unitaria normales para un metal, un material termoplstico, tomando en cuenta esta figura, las escalas son cualitativas y distintas para cada material. En la prctica, las magnitudes reales de los esfuerzos y las deformaciones pueden ser muy distintas entre s.

De aqu podemos observar que los materiales metlicos y termoplsticos muestran una regin inicial elstica, seguida por una regin plstica no lineal hasta seguir en un punto de carga mxima y luego seguido del punto de fractura.

De los ensayos de tensin se pueden obtener las siguientes propiedades: La ductilidadLa ductilidad es el grado de deformacin que puede soportar un material sin romperse. Se mide por la relacin de la longitud original de la probeta entre marcas calibradas antes (lo) y despus del ensayo (lf). Mdulo de ElasticidadLa porcin inicial lineal de la grfica esfuerzo deformacin mostrada en la grfica representa lo que se llama el Modulo de Elasticidad E, de los materiales.

Este se calcula segn la ley de Hooke, mediante la frmula:

lo que es lo mismo a la pendiente de dicha porcin lineal. Las unidades del modulo de elasticidad son las mismas a las utilizadas para los esfuerzos, esto es (lb/pulg2), (N/m2) cualquier otra unidad correspondiente. En esta regin el material se comporta elsticamente por lo que cuando se quita la fuerza, la deformacin que haya alcanzado el material se devuelve a cero, su forma original antes de iniciar la prueba. Punto de CedenciaEs el momento en que la deformacin de la pieza, debido a la carga que se le esta aplicando, deja de ser elstica y se vuelve permanente o plstica, es decir que es el punto en el que se quita la fuerza ejercida y la probeta se devuelve a su longitud inicial. En algunos materiales, la transicin de deformacin elstica a flujo plstico es abrupta. Esa transicin se llama fenmeno de punto de fluencia. En esos materiales, al comenzar la deformacin plstica, el valor del esfuerzo baja primero desde el punto de fluencia superior (s2). El valor de esfuerzo sigue decreciendo y oscila en torno a un valor promedio que se define como punto de fluencia inferior (s1). Inmediatamente despus, el esfuerzo empieza a crecer nuevamente, entrando a la regin de deformacin plstica.

Discusin de resultadosTabla final de propiedades obtenidasAntes del ensayoTipo de materialASTM A 36

Dimetro nominal5/8 in

Peso de la probeta0.932 kg

Dimetro inicial Do15.7 mm

Longitud total de muestra599 mm

Longitud inicial Lo (calibrada)200 mm

rea transversal nominal19.7933 mm2

rea transversal inicial Ao19.3593 mm2

Durante ensayoCarga de fluencia7050 Kgf

Carga mxima10500 Kgf

Carga de ruptura (N)7500 Kgf

Dimetro final Df (mm)9.5

Longitud final Lf (mm) (tramo de calibracin)254

Longitud final de probeta (mm)682

Tipo de fracturaCono-Crter

Despus del ensayoElongacin (%)27 %

Mdulo de Elasticidad

Esfuerzo de fluencia (N/mm2)

Esfuerzo ltimo (N/mm2)

Anlisis de tipo de roturaLa apariencia que se obtuvo fue de cono o crter como se observa en la imagen, podemos ver que la probeta sufre una fractura con encuellamiento caracterstico de los materiales dctiles ya que como se espera que pase cuando el esfuerzo al que se ve sometida la probeta, sobrepasa la resistencia ultima en traccin, entonces se espera una fractura con encuella miento.

Tambin se puede observar una gran diferencia entre los dimetros que forman un cono truncado al final de cada parte de la probeta.

Dependiendo de la ductilidad del material, de la temperatura del ensayo y de la velocidad de deformacin, este aspecto puede ser alterado.FRACTURA DCTIL.

Aspectos Macroscpicos de la Fractura Dctil.La fractura dctil se produce despus de una apreciable deformacin plstica, con una elevada absorcin de energa antes de la fractura. La ductilidad puede ser medida en trminos de elongacin y reduccin de rea porcentuales, y es funcin de la velocidad de carga, temperatura y estado de tensiones. La siguiente muestra esquemticamente las energas que caracterizan las fracturas dctil y frgil.

Curvas esfuerzo deformacin de materiales que presentan fracturas dctil y frgil.

Probetas cilndricas sin entalla.Una probeta cilndrica de traccin, sin entalla, reproduce de la manera ms simple, las caractersticas principales de una superficie de fractura dctil, cabe hacer notar que el mismo mecanismo opera para flexin y torsin.La siguiente muestra un modelo del desarrollo de este tipo de fractura por sobrecarga mecnica. A medida que se produce traccin y debido al endurecimiento por deformacin en fro se produce el cuello en la probeta, lo cual produce un estado tri-axial de esfuerzos (Fig. 3.3a). Como resultado de un estado de tensiones tri-axial producida por la estriccin, se alcanza una situacin en que las pequeas inclusiones no metlicas, que contiene el material en la zona estringida o bien se fracturan o bien se decohesionan de la matriz metlica, produciendo microhuecos (ver figura 3.3b) que crecen gradualmente al ir progresando la deformacin plstica, hasta coalescer (ver figura 3.3c). De este modo se genera una grieta interna plana en forma de disco, orientada normalmente en la direccin del esfuerzo aplicado (ver figura 3.3d). Finalmente, la rotura se completa por corte a lo largo de una superficie cnica orientada a unos 45 del eje de traccin, dando origen a la clsica fractura copa y cono (ver figura 3.3e).

En la fractura de copa y cono, la superficie de fractura generalmente presenta tres zonas: a) zona fibrosa, b) zona radial y c) zona de cizallamiento (shear lips).

Zona fibrosa. Desgarramiento por cizalle.Copa. Cono.

La temperatura de ensayo afecta la presencia de las zonas y sus respectivos tamaos, tal como se ilustra en la siguiente. En orden ascendente de temperatura se tiene: a la temperatura criognica, donde la superficie es casi totalmente radial. A medida que la temperatura aumenta, la zona radial se reduce mientras que las zonas fibrosas y de cizalle (shear lips) crecen para finalmente desaparecer a temperaturas elevadas.

Efecto de la temperatura de ensayo en las zonas de fractura dctil .A temperatura de ensayo constante, la resistencia mecnica tambin afecta la presencia de las zonas de fractura y sus respectivos tamaos, tal como se ilustra en la figura siguiente. A una resistencia moderada (por ejemplo, dureza) del material, las zonas radial y fibrosa predominan; con un aumento de la resistencia ambas zonas se reducen y los labios de cizalle aumentan. En piezas muy resistentes, por ejemplo de dureza 52 RC la zona fibrosa desaparece.

Efecto de la resistencia en las zonas de fractura dctil [4].Comparacin de dato experimental y tericoSegn Documento Bsico SE-A Seguridad estructural Acero, las siguientes son caractersticas comunes a todos los aceros: - mdulo de Elasticidad: E=210.000 N/mm2- mdulo de Rigidez: G=81.000 N/mm2- coeficiente de Poisson: =0,3 - coeficiente de dilatacin trmica: =1,210-5 (C)-1- densidad: =7.850 kg/m3El valor obtenido en los clculos de este ensayo fue de 199, 433 N/mm2, por lo que de manera comparativa, el acero sometido a anlisis mecnico posee un mdulo de elasticidad ms bajo al promedio, lo que se atribuye a la composicin qumica de dicho acero.

Anlisis de cada propiedadEsfuerzo de cedenciaEn este caso, el comportamiento del material durante la prueba, y posterior construccin del grfico no mostraron un punto claro de esfuerzo de ceddencia, esto es caractersticos de los aceros con alto contenido de carbono.Resistencia a la tensinEs el esfuerzo en el cual se inicia el encuellamiento o estriccin en materiales dctiles. En este caso fue de 10,500 Kgf, lo cual es una resistencia moderadamente alta.Mdulo de elasticidadDe acuerdo a diferentes valores de Mdulos de elasticidad, el caso de nuestro acero con un mdulo de, aproximadamente 200,000 N/mm2, ofrece un valor medio en el rango de materiales, estando al medio de un rango que va desde los 20,000 N/mm2 para el plomo y los 440,000 N/mm2 para el nitrato de silicona.DuctilidadEn un ensayo de traccin, los materiales dctiles presentan una fase de fluencia caracterizada por una gran deformacin sin apenas incremento de la carga. Bajo este criterio, en conjunto con los valores de porcentaje de elongacin y porcentaje de reduccin de rea, se concluye que el material de la probeta es dctil.

Referencias Askeland, Donald R. (2004) La ciencia e ingeniera de los materiales, Capitulo 6, 3 Edicin, Internacional Thomson Editores. Mexico

Coltters Montecino, Ral y Muoz E. P. Anlisis de fractura mediante microscopa electrnica de barrido, Capitulo 3 [Versin electrnica] Venezuela: Universidad Nacional Experimental Politcnica: Direccin de Postgrado. Recuperado el 2 de noviembre de 2014, de http://www.analisisdefractura.com

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Rodrguez, Ernesto Joel (2011). Prctica de tensin [Versin electrnica]. Mxico: Departamento de Metal Mecnica, Instituto Tecnolgico de Tlalnepantla (indito). Recuperado el 2 de noviembre de 2014, de http://es.slideshare.net/zephiroth2007/practica-de-tension

Seguridad estructural Acero, Capitulo 4 (Marzo 2006) [Versin Electrnica] Espaa: Universidad Politcnica de Cartagena. . Recuperado el 2 de noviembre de 2014, de http://www.upct.es/~minaeees/codigo_tecnico_acero.pdf

AnexosAnexo 1. Fotografas de material y equipo.A1-1 Mquina Universal usada en la prueba de tensin, Laboratorio de Suelos y Materiales (Escuela de Ingeniera Civil, Universidad de El Salvador)

A1-2 Balanza, cinta mtrica y Vernier usados para la medicin de la dimensiones de la probeta antes y despus del ensayo de tensin.

A1-3 Extnsmetro usado para medicin de elongacin durante la prueba.

Anexo 2. Probeta despus de la tensinA2-1 Detalle de la zona de fractura de la probeta.