traccion 1
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VICTOR JAVIER GALILEA ALSASUA | 23/10/2015
CIENCIA DE MATERIALES
Ensayo Tracción I
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VICTOR JAVIER GALILEA ALSASUA | 23/10/2015
1) INTRODUCCIÓN
El ensayo de tracción es la manera que tenemos de conocer las características de los
metales que conforman los materiales. Con ayuda de una maquina universal de
ensayo, y de las probetas y usando una fuerza aplicada de forma axial,
comprobaremos el estiramiento y/o deformación sufrido por la pieza calculando a su
vez la cantidad de fuerza aplicada para el resultado obtenido. Podemos resumir los
objetivos de la práctica en dos.
Recrear un ensayo de tracción para mediar y comprobar las características
de un metal ante un esfuerzo de tensión-deformación
Adaptarse y conocer las técnicas, normas existentes los valores de medida y
el empleo del instrumental para la realización de esta práctica.
2) MATERIAL
El material metálico utilizado estará conformado por acero en su variante F-115. Este
es un acero con resistencia media de 725N/mm^2 gracias a su composición base de
0.45% carbono sin impurezas, usado en esta práctica en forma de probeta laminada y
cilíndrica.
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3) REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA
Este ensayo se realizara con dos probetas de diferente forma siendo la primera
cilíndrica y una segunda con forma chapa.
Usaremos como media para los cálculos un valor de K= 8.16, aun cuando la norma a
aplicar, UNE-EN 10002-1 nos dicte uno de K= 11.2
3.1) Probeta cilíndrica
Con ayuda de un calibre mediremos y calcularemos las formas de esta primera
probeta:
mmSkL
mmL
mm
32,72516,8
99
10
2
00
Con las medidas ya conocidas, deberemos calcular la zona de trabajo 𝐿0, para la
correcta realización de la práctica, obteniéndose:
mmLL
D 5,132
32,7299
2
0
Para que el ensayo sea más sencillo, elegiremos D=13.
Con la medida 𝐿0 ya obtenida, la dividiremos en 10 partes iguales, para conocer una
vez terminado el ejercicio el punto exacto de rotura donde así aplicar los cálculos
necesarios
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Con todo lo necesario ya predispuestos, introduciremos la probeta en la máquina para
la realización de este, ajustándola de manera competente, y fijándola con ayuda de
unas mordazas.
Los resultados obtenidos serán reflejados en una gráfica (fuerza-alargamiento).
El ejercicio finalizara con la rotura de la probeta, y con la obtención de la gráfica en la
que veremos como valor más interesante, la fuerza máxima necesaria para la rotura de
esta. En nuestro caso, hemos necesitado una fuerza de 3300 KP
Llegados a este punto, veremos la zona de rotura en la franja de trabajo que
anteriormente ha sido dividida en 10 partes de igual tamaño
Al no haberse roto exactamente por la zona central, deberemos aplicar las formulas
necesarias para obtener finalmente el alargamiento teórico sufrido por la probeta.
100(%)0
0
L
LzdyzdydxyA
Esta fórmula se aplicara mirando el punto de rotura, su verificando si esta es del tipo
par o impar. Para esto, restaremos del total de divisiones N=10, las divisiones entre X y
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Y, que para nuestro caso es n=1. De esta forma obtendremos como resultado 9, siendo
rotura IMPAR.
Las marcas ZyZ serán calculadas a continuación mediante estas fórmulas.
divisionesnN
Z
divisionesnN
Z
32
1510
2
1
22
1510
2
1
El resultado obtenido se medirá desde Y. Fijados en zona, mediremos las distancias y
resolveremos la formula
%76.1410032,72
32,72231545100(%)
23
15
45
0
0
L
LzdyzdydxyA
mmzdy
mmzdy
mmdxy
Con el alargamiento ya conocido, procederemos a resolver la estricción y el esfuerzo
de tracción respectivamente mediante las siguientes formulas sabiendo que el radio
después de la rotura era de 3 mm
%641005
)35(100(%)
2
22
0
0
S
SSZ
f
2
2
0
max /01,425
3300mmKp
S
F
Para terminar mediremos el cálculo de elasticidad con ayuda de la gráfica obtenida por
la maquina universal.
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El eje X se calculara sumando el alargamiento 32,72452315 =10.68 mm y
dividiendo por las 50 divisiones que tiene la gráfica por lo que el resultado nos dice
que:
mmdivX 193,057/68.10
El eje Y lo obtendremos con la fuerza máxima aplicada siendo esta de 3300 kp y las
divisiones de la gráfica, que son en este caso de 39, por que obtenemos:
KpdivY 5,8240/3300
El limite elástico, en este caso B, se calculara multiplicando el valor de las divisiones
por el número de esta hasta dicha zona.
KpLE 5.22275,8227
El punto de rotura, en este caso F, se calculara multiplicando el valor de las divisiones
por el número de esta hasta dicha zona.
KpF 29705,8236
Con todos los datos ya obtenidos, procederemos a calcular la elasticidad, aplicándolos
a la formula siguiente.
046.1968
32,72193,02
55,8210
2
0
1
0
1
LL
SF
EA
A
3.2) Probeta de Chapa
Como en la anterior probeta, mediremos con ayuda de un calibre, y anotaremos los
datos, dando como resultado los siguientes, siendo e el espesor de la chapa b su altura
y 𝐿0 la zona de trabajo basándonos en la norma anteriormente citada.
mmb
mme
mmL
mmL
18
5.1
80
100
0
Calcularemos al igual que antes la zona de trabajo 𝐿0 .
mmLL
d 102
80100
2
0
Dividiremos de igual forma 𝐿0 en diez partes iguales, y la colocaremos en la máquina
de ensayos universal, fijada con ayuda de unas mordazas.
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Terminado este obtendremos en nuestro caso un aplique máximo de fuerza de 800 kp
antes de la rotura.
Como en el caso anterior, al no haber roto por la zona central, deberemos aplicar las
formulas necesarias.
0
00´(%)L
LLA
Para poder realizar esta fórmula, como también el caso anterior, deberemos mirar si el
tipo de rotura es en este caso par o impar. Para saberlo, restaremos el número total de
divisiones N=10, por las divisiones entre X e Y, que como resultado a nosotros nos han
salido dos. Al restar obtenemos 8, por lo que tenemos un tipo de rotura par.
Con esto procederemos a calcular Z:
divisionesnN
Z 42
8
2
Como ya sabemos el las distancias podemos pasar a calcular el alargamiento resultante
de la práctica.
%5010080
80120(%)
23
45
A
mmdyz
mmdxy
Conociendo ya el tanto por ciento de alargamiento, procederemos a calcular el
esfuerzo a la tracción, omitiendo la estricción al ser una probeta plana
2
0
max /63.2927
800mmKp
S
F
Para terminar, mediremos la elasticidad, tomando como en el caso anterior como
apoyo la gráfica obtenida en el ensayo.
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El cálculo del eje X lo obtendremos mediante el alargamiento y el número de divisiones
hasta la zona, dando como resultado
80120 =40 mm
mmdivX 635,063/40
El cálculo del eje Y se obtendrá mediante la fuerza máxima que es en nuestro caso de
800 kp y las divisiones de la gráfica hasta la zona, siendo estas de 18.
KpdivY 44.4418/800
El límite elástico, punto B de la gráfica, será la distancia hasta este por el valor de cada
una de las divisiones. Dando como resultado.
KpLE 77.57744.4413
El punto de rotura, punto F en la gráfica, será la distancia hasta este por el valor de
cada una de las divisiones. Dando como resultado.
KpF 92.79944.4418
Con todo ya calculado procederemos a obtener el valor de elasticidad.
85.1036
80635,02
2744.4410
0
1
0
1
LL
SF
EA
A