practica 8 cm

7/24/2019 Practica 8 CM

1/18

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DEMXICO

FACULTAD DE INGENIERA

DIVISIN DE INGENIERIA MECANICA E INDUSTRIAL

Ingeniera Mecnica

Laboratorio de ciencia de materiales

Pracica ! "Ensayos de traccin en materiales

Garca Osorio Emmanuel Jonathan

Martnez Viramontes Filiberto


2/18

Profesor; ING. ISRAEL GARDUO GAR!A

Semestre: 2015-2

OBJETIVO

El al"mno determinar# las $ro$iedades mec#nicas de diferentes materiales %"e se o&tienen a tra'(s

de la $r"e&a de traccin) conocer# el e%"i$o "tili*ado en esta $r"e&a e inter$retar# la +r#fica de

metales y $l#sticos.

INTRODUCCIN

Ensayo de traccinUno de los ensayos m#s im$ortantes %"e se reali*an $ara conocer las car+as %"e $"eden so$ortar

los materiales es el ensayo de traccin) el c"al se e'al,a a tra'(s de la Norma AS- E/0 $ara

materiales met#licos. El ensayo de traccin consiste en la deformacin a1ial de "n material dentro de

"n ran+o %"e contienes tres eta$as2

Etapa I / se o&ser'a la deformacin el#stica del material en la %"e el esf"er*o y la

deformacin son $ro$orcionales. En esta eta$a el material re+resa a s" estado inicial a

retirarle la car+a a$licada. Etapa II / consiste en la deformacin del material en la *ona $l#stica. En esta eta$a la

deformacin total se di'ide en deformacin el#stica tem$oral y en deformacin $l#stica

$ermanente) a $artir de "n cierto tiem$o de a$licar la car+a 3ay "n des$la*amiento de $lanos

de #tomos dentro del material) y al de4ar de a$licar la car+a) el material ya no re+resa a s"

estado ori+inal; $"esto %"e slo desa$arece la deformacin el#stica.


3/18

Etapa III / el material em$ie*a a deformarse de&ido al mo'imiento de los $lanos

cristalo+r#ficos y manifiesta "na red"ccin de #rea en la seccin trans'ersal de la $ro&eta

3asta lle+ar a la fract"ra.

Figura 1. Curva esfuerzo ingenieril-deformacin ingenieril para una aleacin de aluminio (Askeland; Ciencia e Ingenier!a

de los "ateriales#$ p%g. &')

Este ensayo se lle'a a ca&o con el "so de "na m#%"ina de traccin) c"yas $artes $rinci$ales se

m"estran en la fi+"ra 5.


4/18

Figura &. Es*uema de una m%*uina de Ensa+o de ,raccin.

La m#%"ina de ensayo de traccin a$lica la deformacin) mediante el des$la*amiento del ca&e*al

m'il 6seccin s"$erior de la m#%"ina7 a "na 'elocidad de ac"erdo a la norma em$leada en el

ensayo. La celda de car+a conectada a la morda*a fi4a 6seccin s"$erior de la m#%"ina7) entre+a "na

se8al %"e re$resenta la car+a a$licada. Las m#%"inas c"entan con "na $antalla y "n elemento $ara

+raficar en "n e4e el des$la*amiento y en otro la car+a) o&teniendo as9 la +r#fica esf"er*odeformacin del material en est"dio.

En la fi+"ra : se m"estra el dia+rama esf"er*o deformacin re$resentati'o de los materiales

d,ctiles.El dia+rama em$ie*a con "na l9nea recta desde O 3asta A. En esta re+in) el esf"er*o y la

deformacin son directamente $ro$orcionales y se dice %"e el com$ortamiento del material es lineal.

Des$"(s del $"nto A ya no e1iste "na relacin lineal entre el esf"er*o y la deformacin) $or lo %"e el

esf"er*o en el $"nto A se denomina l!mite de proporcionalidad. La relacin lineal entre el esf"er*o y

la deformacin $"ede e1$resarse mediante la ec"acin) donde E es "na constante de

$ro$orcionalidad conocida como el md"lo de elasticidad del material. El md"lo de elasticidad es la

$endiente del dia+rama esf"er*o/deformacin en la re+in linealmente el#stica y s" 'alor de$ende

del material $artic"lar %"e se "tilice.


5/18

Figura . iagrama esfuerzo-deformacin de materiales dctiles en tensin (fuera de escala).

Si $ara el c#lc"lo del esf"er*o se em$lea el #rea de la seccin trans'ersal en la $arte estrec3a del

c"ello ocasionado $or la estriccin) la c"r'a real esf"er*o/deformacin se+"ir# la l9nea $"nteada E.

La car+a total %"e $"ede resistir la $ro&eta se 'e efecti'amente dismin"ida des$"(s de %"e sealcan*a el esf"er*o ,ltimo 6c"r'a DE7) $ero esta dismin"cin se de&e al decremento en #rea de la

$ro&eta y no a "na $(rdida de la resistencia misma del material. En realidad) el material so$orta "n

a"mento de esf"er*o 3asta el $"nto de falla 6$"nto E7.

Sin em&ar+o) con fines $r#cticos la c"r'a esf"er*o/deformacin con'encional OA


6/18

Para e1$resar la resistencia en t(rminos inde$endientes del tama8o de la $ro&eta) se di'iden las

car+as $or la seccin trans'ersal inicial Ao) o&teni(ndose2

resistencia a la fl"encia20A

Fyy =

resistencia a la traccin20

ma

A

Fult =

Las "nidades del esf"er*o se e1$resan en2 >+?mm5 o $a o >$si) se+,n el sistema de "nidades

"tili*ado.

Considerando una probeta cilndrica:!

2

0

0

DA

=

La fi+"ra @ il"stra "na $ro&eta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias.

Figura 0. ro/eta mostrando el di%metro + la longitud inicial$ 2+ 32.

Una 'e* fract"radas las $ro&etas es $osi&le medir dos $ar#metros2 el alar+amiento final L f y e

di#metro final Df) %"e nos dar# el #rea final Af6fi+"ra 7.

Figura 4. 3ongitud + di%metro final.


7/18

Estos $ar#metros iniciales y finales se e1$resan como $orcenta4e de red"ccin de #rea BRA y

$orcenta4e de alar+amiento entre marcas BL2

0

0

"A

AAR

f

A

=

;

100"

0

0x

L

LLLElongacion f

==

Am&os $ar#metros son las medidas normali*adas %"e definen la ductilidaddel material) %"e es la

ca$acidad $ara fluir) es decir) la ca$acidad $ara alcan*ar +randes deformaciones sin rom$erse.

La fragilidadse define como la ne+acin de la d"ctilidad. Un material $oco d,ctil es fr#+il. La fi+"ra

C$ermite 'is"ali*ar estos dos conce$tos +r#ficamente.

Figura 5. 6r%fica de un material dctil + de uno fr%gil.

El #rea &a4o la c"r'a f"er*a / des$la*amiento 6 's L7 re$resenta la ener+9a disi$ada d"rante e

ensayo) es decir) la cantidad de ener+9a %"e la $ro&eta alcan* a resistir. A mayor ener+9a) el

material es m#s tena*.

Los materiales %"e fallan en tensin a 'alores relati'amente &a4os de deformacin "nitaria se

clasifican como materiales fr#+iles. Sin em&ar+o) es $osi&le distin+"ir al+"nas caracter9sticas

com"nes a los dia+ramas de 'arios +r"$os de materiales y di'idirlos en dos am$lias cate+or9as2

materiales d,ctiles y materiales fr#+iles.

En los si+"ientes e4em$los de c"r'as se $"ede o&ser'ar las caracter9sticas de diferentes materiales

como2 el 3"le %"e m"estra "na +ran d"ctilidad al alcan*ar "na +ran deformacin ante car+as

$e%"e8as; el yeso y el car&"ro de t"n+steno m"estran $oca d"ctilidad) am&os no tienen "na *ona

$l#stica; se rom$en con 'alores &a4os de elon+acin2 son materiales fr#+iles. La ,nica diferencia

entre ellos es la resistencia %"e alcan*an 6fi+"ra 07.
http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml


8/18

Figura 7. istintas curvas en (1222 l/8pulg&).

A $artir de los 'alores o&tenidos en el +r#fico f"er*a/des$la*amiento) se $"ede o&tener la c"r'a

esf"er*o/deformacin El esf"er*o) %"e tiene "nidades de f"er*a $or #rea. Donde la deformacin

esta e1$resada de la si+"iente manera2

0

0

L

LL =

En la fi+"ra se $resenta "n e4em$lo del +r#fico de esf"er*o/deformacin del acero y al"minio

res$ecti'amente.


9/18

Figura 9. iagramas esfuerzo-deformacin de dos materiales dctiles t!picos.

En la *ona el#stica se c"m$le2 E=

Donde es el d"lo de Elasticidad F 5. xH 6>+ ? cm57

Pero)0

A

F=

y0

0

L

LL =

con lo %"e %"eda0

0

0 L

LLE

A

F f =

y

finalmente2

( )0

0

0 LLL

EAF f =

Los dia+ramas esf"er*o/deformacin de di'ersos materiales 'ar9an am$liamente y diferentes

ensayos de tensin con el mismo material $"eden $rod"cir res"ltados diferentes de ac"erdo con la

tem$erat"rade la $ro&eta y la 'elocidad de car+a.

Las 'elocidades a las %"e "na $r"e&a de traccin se de&e reali*ar est#n estandari*adas $or la

norma AS- en s" l9mite s"$erior al de la 'elocidad de deformacin) sin em&ar+o) d"rante "n

$roceso de fa&ricacin $or ra*ones econmicas) la deformacin de&e ser tan r#$ida como sea$osi&le) $or lo %"e &a4o estas condiciones la res$"esta mec#nica de "n material dado $"ede 'ariar

ya %"e la resistencia de la m"estra tienden a incrementarse si se incrementa la 'elocidad de

deformacin.

dt

d =

1s

o[ ]Hz


10/18

si la 'elocidad del ca&e*al est# dada $ordt

dlv=

) entonces) reacomodando t(rminos2

L

v

dt

dL

Ldt

L

Ld

dt

d==

== 1

ln

0

Es decir la 'elocidad de deformacin est# en f"ncin directa de la 'elocidad del ca&e*al y la lon+it"d

de cali&racin L.

La 'ariacin del esf"er*o a$licado se+,n la ley de JooKe est# dada $or

= E

) donde

est# en

f"ncin de ella) $or lo c"al el tama8o de la m"estra re$erc"tir# en los res"ltados o&tenidos en el

ensayo de traccin.

Las $ro&etas $ara ensayos de traccin se fa&rican en "na 'ariedad de formas. La seccin

trans'ersal de la $ro&eta $"ede ser redonda) c"adrada o rectan+"lar.

Para la mayor9a de los casos) en metales) se "tili*a com,nmente "na $ro&eta de seccin redonda

Para l#minas y $lacas "s"almente se em$lea "na $ro&eta $lana 6fi+"ra H7.

Figura 12. ro/eta para ensa+o de traccin.

,a/la 1. "edidas de las pro/etas para diferentes materiales.

aterial !

"##$

d

"##$

!R

"##$

!O

"##$

dO

"##$

df

"##$

!f

"##$

%rea

"##&$'lu#ini

o

= . =. @. .: H. .55 .:5C:

'cero = .0@ 5.= 0. H.0 H.C5 =.:= H.@H5
http://www.monografias.com/trabajos13/libapren/libapren2.shtml#TRECEhttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/libapren/libapren2.shtml#TRECEhttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml


11/18

La transicin del e1tremo a la seccin red"cida de&e 3acerse $or medio de "n &isel adec"ado $ara

red"cir la concentracin de esf"er*os ca"sados $or el cam&io&r"sco de seccin.

El esf"er*o a1ial en el es$(cimen de $r"e&a 6$ro&eta7 se calc"la di'idiendo la car+a P entre el #rea

de la seccin trans'ersal 6A72"ando en este c#lc"lose em$lea el #rea inicial de la $ro&eta) el esf"er*o res"ltante se denomina

esf"er*o nominal 6esf"er*o con'encional o esf"er*o de in+enier9a7. Se $"ede calc"lar "n 'alorm#s

e1acto del esf"er*o a1ial) conocido como esf"er*o real .

Des$"(s de reali*ar "na $r"e&a de tensin y de esta&lecer el esf"er*o y la deformacin $ara 'arias

ma+nit"des de la car+a) se $"ede tra*ar "n dia+rama de esf"er*o contra deformacin. -al dia+rama

es caracter9stico del material y $ro$orciona informacin im$ortante acerca de las $ro$iedades

mec#nicas y el com$ortamiento t9$ico del material.

'TERI'! ()O E*UI+O NECE,'RIO

aterial2

Pro&etas ma%"inadas $ara ensayo de traccin de acero.

Acero H/0 y Acero H/0 recocido

Pro&etas de diferentes $ol9meros $ara ensayo de traccin.

E%"i$o2

#%"ina Instron "ni'ersal $ara traccin.

ernier.

DE,'RRO!!O DE !' +R%CTIC'

Reali*ar 'arios ensayos de traccin si+"iendo los $asos descritos a contin"acin2

. Pre$arar la m#%"ina $ara ensayos a traccin) colocando los aditamentos corres$ondientes

$ara s"4etar la $ro&eta 6fi+"ra 57.
http://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/caes/caes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/caes/caes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml


12/18

Figura 1&. "%*uina Instron para ensa+os de traccin.

5. on ay"da del 'ernier) tomar las medidas de la $ro&eta 6fi+"ra :7.

Figura 1. "edir pro/eta

:. olocar la $ro&eta en las morda*as de la m#%"ina $ara ensayos de traccin) ase+"rando

%"e este &ien s"4eta antes de iniciar la $r"e&a. Se+,n la $ro&eta %"e se 'a a ensayar) es el

ti$o de morda*a %"e se tienen %"e "tili*ar .

=. O&tener "na +r#fica de car+a contra des$la*amiento) $ro$orcionada $or el +raficador de lam#%"ina de traccin

@. Una 'e* %"e oc"rre la falla) retire las $artes de la $ro&eta ensayada) $res(ntelas y mida el

di#metro de la seccin de rot"ra) as9 como la n"e'a lon+it"d entre los $"ntos de cali&racin.


13/18

. Al retirar la $ro&eta) anali*ar los ti$os de fract"ras) con lo %"e determinar# a sim$le 'ista si el

material $resenta *onas $l#sticas o no) identificando las *onas de deformacin 6fi+"ra 7.

Figura 14. ,ipos de fractura: a) dctil$ /) moderadamente dctil$ c) fr%gil sin deformacin pl%stica.

C. olo%"e "na n"e'a $ro&eta en la m#%"ina y re$ita los $asos anteriores.

RE,U!T'DO,

. om$letar la si+"iente ta&la con los datos o&tenidos en cada ensayo.

No- de

ensayo

Ti.o de

.ro/eta

!ongitud

inicial "!o$

Di0#etro

inicial "Do$

!ongitud

final "!f$

Di0#etro

final "Df$

Ti.o de

fractura

Acero

H/0 cil9ndrica @H mm mm @ mm 0.mm

moderadament

e dctil

Acero

ReH/0cil9ndrica

@Hmm mm @.0mm mmdctil

P $lanaHmm :mm CC.=mm Hmm moderadament

e dctil$

PO $lana Hmm :mm C.= Hmm d"ctil

Acetato $lana

Hmm :mm 5.mm Hmm Frgil sindeformacin

plstica

5. -ransformar la c"r'a $ro$orcionada $or el +raficado de la ma%"ina a "n dia+rama esf"er*o/

deformacin.

Para los aceros


14/18

Para los $asticos

:. Determinar los esf"er*os de fl"encia) m#1imo) de r"$t"ra) as9 como tam&i(n el mod"lo de

o"n+ $ara cada $ro&eta.


15/18

Pro&eta Esf"er*o Esf"er*o R od"lode o"n+Acero C =C ::@=H PaAcero recocido =H5.= 5:.= 5@0H PaP @5.: =C.0 C.PO 5.@ C.C= 0=@.

Acetato @5.@ @5.@ 5

'N%!I,I, DE !O, RE,U!T'DO,

on los res"ltados anteriormente o&tenidos) reali*ar las si+"ientes acti'idades2

. Inter$retar el dia+rama esf"er*o 's deformacin) de cada $r"e&a reali*ada) y determinar los

'alores y *onas de im$ortancia $ara el dise8o en In+enier9a ec#nica.

Para las $r"e&as con los aceros 'emos %"e "n acero H/0 $"ede so$ortar "nas tensiones

altas y "n esf"er*o alto) antes de entrar a la *ona de fl"encia y con $oca deformacin) es

ideal $ara $ie*as de motores. $ara el acero recocido es "n material &astante d,ctil es decir

%"e $"ede s"frir "na +ran deformacin a no tal altas tensiones) ideal $ara alam&res $ara

constr"ccin.

5. om$arar los datos de esf"er*os o&tenidos $ara cada material y anali*ar el si+nificado de la

diferencia entre los 'alores.

Pro&eta Esf"er*o Deformaci " Esf"er*o R Deformacin "n od"lode o"n+Acero C .@@ =C H.@ ::@=H PaAcero

recocido

=H5.= .: 5:.= .C: 5@0H Pa

P @5.: H.5: =C.0 H.5 C.PO 5.@ H.H: C.C= .H:: 0=@.

Acetato @5.@ H.H=0 @5.@ H.H=0 5

:. om$arar la d"ctilidad e1istente en las diferentes $r"e&as reali*adas tanto $ara metales

como $ol9meros.

La diferencia entre aceros y $ol9meros radica %"e los aceros $"ede so$ortar "n +ran

cantidad de car+a y s"frir menos deformacin) y $or la $arte de los $ol9meros) $"edendeformarse a menor esf"er*o.

CONC!U,IONE, ()O COENT'RIO,


16/18

Para esta $r#ctica $"simos a $r"e&a al+"nas $ro$iedades mec#nicas de los materiales como son;

esf"er*o a1ial) deformacin y tensin) mediante la m#%"ina de $r"e&as de traccin "ni'ersal. Esta

ma%"inas nos ay"d a com$render as9 como aclarar la $arte terica en la $r#ctica.

once$tos como d"ctilidad y fra+ilidad lo+ramos 'er d"rante esta $r#ctica) con materiales

met#licos y $ol9meros. mediante las +r#ficas claramente se 'io %"e

CUE,TION'RIO +REVIO

. Di&"4e las c"r'as caracter9sticas de "n ensayo de traccin $ara "n material d,ctil y $ara "n

material fr#+il.

5. Defina e identifi%"e los si+"ientes $"ntos en "na +r#fica esf"er*o 's deformacin2

a7 Esf"er*o m#1imo

/$ Esf"er*o de r"$t"ra

c$ Deformacin el#stica

d$ Deformacin $l#stica

e7 d"lo de elasticidad

f7 Esf"er*o de fl"encia

g$ L9mite el#stico

37 L9mite de $ro$orcionalidad


17/18

1- M"( es d"ctilidad Mmo la $odemos determinar en esta $r"e&aEs la capacidad para fuir, es decir, la capacidad para alcanzar grandes deformaciones

sin romperse. Ell2#ite de fluenciaes el $"nto donde comien*a el fenmeno conocido comofluencia

%"e consiste en "n alar+amiento m"y r#$ido sin %"e 'ar9e la tensin a$licada en "n ensayo de traccin.

=. Partiendo de "na +r#fica car+a 's des$la*amiento) M"( c#lc"los de&emos reali*ar $ara

o&tener la +r#fica esf"er*o 's deformacin

Identificar las *onas el#sticas y $l#sticas mediante la car+a) deformacin 6elon+acin7 y el

#rea determinar los esf"er*os de fl"encia) fract"ra y m#1imo $ara $oder +raficarlo mediante $"ntos.


18/18

@. E1$li%"e de %"( manera infl"yen en "n ensayo de traccin los si+"ientes $ar#metros2

a$ -em$erat"ra

La tem$erat"ra infl"ye ya %"e las $ro$iedades a la tensin de$enden de la tem$erat"ra. El esf"er*ode cedencia) la resistencia a la tensin y el md"lo de elasticidaddismin"yen a tem$erat"ras m#saltas) en tanto %"e) $or lo +eneral) la d"ctilidad se incrementa.

/$ elocidad de a$licacin

La 'elocidad con %"e se la a$lica la car+a a la $ro&eta en el ensayo de traccin si tiene %"e 'er

$or%"e el material no se 'a a com$ortar de la misma manera como se com$orta c"ando se le a$lica"na car+a lenta) sea) %"e no 'a a tener la misma *ona el#stica y el esf"er*o "ltimo $"ede no ser elmismo %"e c"ando se le a$lica "na car+a lenta.
http://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml#defihttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml#defi

practica 8 cm

Documents