TP: ENSAYO DE TRACCION

Laboratorio de ciencia de los materiales

TP: ENSAYO DE TRACCIONDefinición

El ensayo consiste en someter a una probeta a un esfuerzo axial que va aumentando de manera progresiva (pudiendo ser hasta la rotura de la probeta), y a su vez, se registran los valores de fuerza y deformación para graficar los resultados y obtener propiedades mecánicas del material ensayado

TP: ENSAYO DE TRACCIONAlcance del T.P

El alcance del ensayo a realizar en la UNLu será obtener la curva tensión-deformación. Luego, obtener características del material interpretando los resultados obtenidos, también verificar el tipo de rotura de las probetas

TP: ENSAYO DE TRACCIONCaracterísticas de entrada

Sección inicialLongitud calibradaDatos para el equipo

TP: ENSAYO DE TRACCIONResultados

Sección finalCurva tensión-deformaciónCaract. Mecánicas de la probetaAnálisis del tipo de rotura

TP: ENSAYO DE TRACCIONCaracterísticas del equipo Emic DL 3000 (30KN) de capacidad

TP: ENSAYO DE TRACCIONCurvas obtenidas con el equipo

TP: ENSAYO DE TRACCIONNomenclatura utilizada

Probeta: Material que va a ser ensayado. L0/L :Longitud Inicial / Final, distancia entra marcas de referencia D: Diámetro, de la sección (circular),diámetro circunscrito mas pequeño que

contiene el contorno de la sección ( otras secciones). So/S :Sección de la probeta antes de iniciarse el ensayo/Sección mínima de

la probeta luego de concluido el ensayo (en la estricción). Probeta normal: Cuya sección y long. iniciales están de acuerdo a normas. Probeta proporcional: En la cual se aplica una relación para normalizar la

muestra. Qm: Carga máxima que soporta la probeta durante en el ensayo. Qf: Carga final que actúa en la probeta en el momento de la rotura. δ: Tensión, para un instante, es la carga dividida por la sección inicial de la

probeta. Δl: Alargamiento, def. longitudinal del cuerpo originada por el esfuerzo. ε :Deformación lineal media

Los resultados del ensayo se aplican a todos los tamaños y

secciones transversales de un material (para diferentes

probetas), siempre que la fuerza se convierta en tensión y el

desplazamiento en deformación.

Deformación media(adimensional)

0S

F

0l

l

I: cambio de longitud después de haber

aplicado una tensión (mm)

Io: Longitud de referencia inicial (mm)

Tensión media [MPa]F: Fuerza aplicada [N]

S0 : área sección transversal original [mm2]

TP: ENSAYO DE TRACCIONCálculos

o O:comienzo del ensayo.o A: (δp)Limite de

proporcionalidado B. (δz)Limite elástico aparente

o superior de fluencia.o C:Incremento de la carga por

endurecimiento.o D:(Qm)Carga máxima.o E:Rotura

TP: ENSAYO DE TRACCIONGrafico esquemático del ensayo para acero

o O:comienzo del ensayo.o A: (δp)Limite de

proporcionalidado B. (δz)Limite elástico aparente

o superior de fluencia.o C:Incremento de la carga por

endurecimiento.o D:(Qm)Carga máxima.o E:Rotura

TP: ENSAYO DE TRACCIONGrafico real del ensayo para acero obtenido del equipo Emic de la UNLu

DEFINICION: Es la pendiente de la recta del diagrama Tensión-

Deformación en la región elástica.

Esta relación lineal se conoce como la Ley de Hook. El módulo de elasticidad

es una medida de la rigidez del material, un mayor módulo de elasticidad

indica que se necesita una mayor tensión para producir la deformación

elástica del material.

[GPa]ε

σE

TP: ENSAYO DE TRACCIONModulo de elasticidad o de Young (E)

Es el valor de tensión necesaria para iniciar la deformación plástica. En los materiales metálicos es el esfuerzo necesario para iniciar el movimiento de las dislocaciones. Según el material a ensayar, se la puede definir mediante uno de los siguientes métodos:

• Límite Convencional de Fluencia (Rp0.2): Tensión que corresponde a un alargamiento porcentual no proporcional de 0.2%.

• Límite de Fluencia (Re): Algunos aceros presentan el fenómeno de punto de fluencia, en donde la transición elástica plástica está muy bien definida y ocurre en forma abrupta. En este caso puede definirse un límite superior de fluencia (Reh) y un límite inferior de fluencia (ReL).

Te

nsi

ón

Te

nsi

ón

Deformación Deformación

Elástica Plástica

Límite superior de fluencia

Límite inferior de fluencia

TP: ENSAYO DE TRACCIONTensión de Fluencia

TP: ENSAYO DE TRACCION

Probetas, tipos y secciones

CILINDRICAS PLANAS

Probeta Normal: Todas las dimensiones de la probeta están normalizadas.

Probeta Proporcional: La relación entre la longitud de referencia inicial (L0) y la raíz cuadrada del área de la sección transversal (S0) está dada por la siguiente relación:

00 SKL

La norma IRAM define los siguientes valores para la constante de proporcionalidad:

Probeta Proporcional Larga:

Probeta Proporcional Corta:

00 S11.30L

00 S64.5L Para probetas cilíndricas, se emplean las siguientes relaciones:

Probeta Proporcional Larga:

Probeta Proporcional Corta:

10dL0 5dL0

S0d

L0

S0b

Lc

Lt

Extremo de amarrea

TP: ENSAYO DE TRACCIONProbetas, proporcionalidades

TP: ENSAYO DE TRACCION

Probetas colocadas en el equipo

CILINDRICAS PLANAS(Mordazas “V”) (Mordazas planas)

TP: ENSAYO DE TRACCION

Evolución de las probetas durante el ensayo

CILINDRICAS PLANAS

Te

nsi

ón

Deformación

Esquema

A partir del ensayo de tracción, el comportamiento del material

se puede clasificar según si el material muestra o no capacidad

para deformase plásticamente.T

en

sió

n

Deformación

FrágilDúctil

TP: ENSAYO DE TRACCIONTipos de rotura y comportamiento dúctil / frágil

No presenta deformación plástica ni estricciòn

Fractura tipo “cono y copa”

Definir la probeta para realizar el ensayo (tener en cuenta la sección máxima que puede tolerar el equipo, aprox. Ø 8mm. para un acero común tipo SAE 1010)

Probeta tipo muestra de material: Trozo de producto, mecanizado o no, que se somete a ensayo

Probeta normal: Cuya sección y longitud inicial están fijadas.

Probeta proporcional: En la cual se aplica una relación para dimensionar la probeta.

TP: ENSAYO DE TRACCIONPuntos a tener en cuenta para realizar el ensayo en la UNLu

Una vez determinada la probeta a utilizar para el ensayo, medir con el calibre vernier las siguientes características antes de comenzar el ensayo:Longitud calibrada (Lc): Longitud de la zona de sección constante de la probeta dentro de la cual se marca la longitud de referencia.

Longitud de referencia: Distancia entre marcas de referencia, realizadas dentro de la longitud calibrada.

Longitud de referencia inicial (L0): La existente antes de ensayar la probeta.

d: Diámetro de la probeta de la sección transversal circular en la zona calibrada.

S0: Área de la sección inicial de la zona calibrada de la probeta.

TP: ENSAYO DE TRACCIONPuntos a tener en cuenta para realizar el ensayo en la UNLu

Definir la velocidad de avance del equipo, Velocidad de Alargamiento o Velocidad de Desplazamiento de la mordaza móvil del equipo, aprox. establecemos en 4 a 6 mm/min.;

Ingresar los valores de sección, tipo y otros medidos en el paso anterior;

Establecer los parámetros de seguridad para evitar dañar el equipo; Editar el Relatorio (la hoja de presentación que entrega el equipo); Añadir las propiedades mecánicas que se desean que aparezcan en el

Relatorio; Agregar las observaciones que se consideren necesarias para

presentar en el Relatorio; Establecer los limites y escala del grafico para que sea visualizado en

su totalidad.

TP: ENSAYO DE TRACCIONCaracterísticas a tener en cuenta para cargar variables en el equipo de tracción de la UNLu

Con la probeta rota ensayada, medir sobre la misma con el calibre vernier las siguientes características:

Longitud de referencia final (Lu): La existente luego de la rotura de la probeta, cuando las partes son cuidadosamente unidas y alineadas.

Su: Área mínima de la sección de la probeta luego de la rotura (en la estricción)..

TP: ENSAYO DE TRACCIONPuntos a tener en cuenta luego de realizado el ensayo

Calcular las propiedades mecánicas:

TP: ENSAYO DE TRACCIONPuntos a tener en cuenta luego de realizado el ensayo

Δε

ΔσE Módulo de Elasticidad

Límite Convencional de Fluencia Rp0.2

0

max

S

FR

Alargamiento porcentual

Reducción de Área (estricción)Ductilidad

x100L

LLA

0

0u

x100S

SSZ

0

u0

Resistencia a la Tracción

Tensión de FluenciaLímite de Fluencia

TP: ENSAYO DE TRACCIONEjemplo de ensayo realizado en la UNLu para una planchuela de acero SAE1010 donde se presenta fluencia

TP: ENSAYO DE TRACCIONEjemplo de ensayo realizado en la UNLu para una planchuela de hierro laminada en caliente, no se presenta fluencia