TRACCION DEL ACERO1MuestraEn la figura se ilustra una muestra cilndrica estndar que se usa para una prueba de tensin. Los extremos de esta muestra, que se sujeta con soportes aserrados, tienen un acabado liso; para otros tipos de soportes se usan muestras con borde o rosca en los extremos. La muestra debe labrarse simtricamente a mquina a lo largo de su eje longitudinal, para que la carga est distribuida uniformemente en el corte transversal.2AparatosLas cargasseaplicanyaseamecnica o bien hidrulicamente en los dos tipos de maquinaria de pruebas existentes. El mtodo mecnico deaplicarcargastienela ventaja de proporcionar un medio conveniente paracontrolarlavelocidad de deformacin, aunque por lo general se prefieren usar los sistemas hidrulicos, debido a sus capacidades mayores y a su costo ms bajo.Existenmuchas marcas distintas de maquinaria de pruebas; pero una de las ms conocidas es la universalBaldwin Tate - Emery, que se describe a continuacin y que se ilustra en la figura 2.6. Se usa el trmino universal porque la mquina se puede adaptar a pruebas de compresin, de curvatura y flexin, as como a las de tensin.La carga se aplica mediante una bomba hidrulicaque hace pasar el aceite a presin en un cilindro, lacual eleva el pistn; luego ste empuja hacia arriba la cabeza mvil del mbolo de tensinyla mesa.La muestra se sujeta por medio de soportes colocados en lacabezadelmbolode tensin y en la delajustable. ( Si se va a usar una muestra decompresin, selapuedecolocar entre la mesa y la cabeza del mbolo ajustable.).La altura de la cabeza del mbolo mvil se ajusta antes de la prueba segn las dimensionesdela muestra,y no se modifica durante la prueba.Elaceite delcilindronosloejerceunapresin ascendente sobre elpistn,sino tambin una presin descendenteeigualsobreuna cpsula sensora.El fluido que contiene la cpsula se expele ydesenrolla el tubode unmanmetro de Bourdon(Fig. 2.7) , queestcalibrado paraindicar la carga. La velocidad de aplicacin o eliminacin de la carga se controla mediante vlvulas de aproximacin y precisin, tanto de carga, como de descarga. Los dispositivos de soporte estn ajustados esfricamente, o bien estn provistos de plaquitasque permitenalinearlamuestraconexactitud. La alineacin correcta elimina cargas de curvatura y asegura que la muestra est sometida slo a cargas axiales. Si hay cargas de curvatura, los esfuerzos no se ejercern de modo uniforme sobre la pieza.a.Medicin de la deformacinLas deformaciones se pueden medir en forma mecnica, elctrica, electromecnica u ptica. En este experimento se usa un mtodo mecnico basado en el extensmetroH.F.Moore, cuyo diagrama se muestra en la figura 2.8. Cuando se trata de una muestra estndar de dos pulgadas, los pares de puntos con los que se sujeta al extensmetro tienen una separacin de 2,000 pulgadas, lo cual da una longitud de escala de dos pulgadas. Los puntos del medidor estn a una pulgada del punto de apoyo, y ste, a su vez, se encuentra a cinco pulgadas de la cartula del medidor. Si la longitud de escala del extensmetro aumenta 0.0003 plg, la aguja indicadora de la cartula se mueve 0.0015 plg. La deformacin, definida como un cambio en longitud por unidad de longitud, es decir, L/L, es 0.0003/2.000= 0.00015; En otras palabras, la deformacin es igual a la lectura indicada en la cartula, dividida entre 10.

3EnsayoDebe seleccionarse un equipo de operacin compuesto de un lector del extensmetro, un operador para la carga, un lector para la carga, un registrador ( que debe medir tambin la muestra) y un encargado de las grficas.El primer paso de la prueba es anotar el dimetro de la muestra despus de medirlo con un micrmetro. Luego, se arranca el motor de la mquina de pruebas y se conecta el aire a presin (Fig. 2.10). Se abre la vlvula de carga y se eleva el pistn una pulgada ms o menos, despus de lo cual se cierra dicha vlvula.El siguiente paso de la prueba es sujetar el extensmetro, que se ilustra detalladamente en la figura 2.10. Los cuatro tornillos de ajuste puntiagudos,A, E, GyD,se destornillan lo suficiente para que la muestra quepa entre ellos. La barra de espaciamiento,C,se aprieta mediante la perilla moleteadaH,para marcar una distancia de dos pulgadas entre los pares de puntas del manmetro. Se suelta el tornillo de ajuste del collarFy el resorteEse distiende a su mxima longitud, luego se aprieta el tornillo de ajusteF.Esto acomoda la bola en su recipiente, estableciendo un punto de apoyo enV.La muestra se coloca en un dispositivo que la sujeta en tal forma, que las puntas de los pares de tornillos de ajuste enAyG,as como enEyD,hagan contacto con los dimetros de la muestra. Si los brazos del extensmetro se presionan suave pero firmemente contra la barra espaciadora, en la direccin marcada por las flechas1yJ,la distancia entre los dimetros (es decir, la longitud de la escala) ser de 2,000 pulgadas. Entonces, los tornillos de ajusteA, E, GyD,se aprietan firmemente siguiendo el orden de los nmeros grabados en sus respectivas cabezas.La cabeza del mbolo se ajusta, ahora, hacia arriba o hacia abajo, de acuerdo con el espaciamiento correcto correspondiente al tamao de la muestra en cuestin. El extensmetro, junto con la muestra, se monta en los sujetadores, a fin de que tenga una holgura vertical de aproximadamente 1/8 de pulgada; deben sujetarse aproximadamente de la rosca de la muestra. Es posible que se requiera un reajuste preciso de la cabeza del mbolo mvil. (Esto supone que se usa una muestra con extremos fileteados. )Luego,a)Ponga en cero la aguja indicadora de la carga, utilizando la correspondiente perilla de ajuste a cero, como se ilustra en la figura 2.10.b)Apriete los sujetadores de la muestra hasta que en la cartula del medidor de carga se observe una carga apenas perceptible ( menos de 25 libras).c)Suelte el tornillo de cierre del medidor de deformacin(Mde la Fig. 2.9) y gire la cartula graduada hasta que el cero coincida con la aguja. AprieteMy el extensmetro quedar listo para usarlo.d)El operador de la carga abre cuidadosamente la vlvula de carga (la de ajuste preciso) hasta que la aguja se mueva con lentitud. Cuando la aguja del extensmetro se acerque al incremento de deformacin predeterminado, el lector del extensmetro debe advertir: "Listo!" Cuando la aguja del extensmetro indique la lectura exacta del incremento, el lector debe anunciar: "Lectura". El operador de la carga cierra la vlvula de carga en ese mismo instante, mientras que el lector de carga (supervisado por el operador de carga) dice en voz alta la lectura de carga; el registrador la anota en el pizarrn, y el encargado de las grficas marca el punto.e)Se sigue con cuidado este mismo procedimiento hasta que se alcanza el punto de cedencia o se est a 0.2% del esfuerzo de cedencia; en este punto debe cerrarse la vlvula de carga.f)El extensmetro se saca cuidadosamente antes de que se rompa o se dae.g)Despus de quitar el extensmetro se abre de nuevo la vlvula de carga y se aumenta lentamente la carga hasta que se produce una fractura, mientras que se toman varias medidas de longitud de la escala con un par de divisores. Observe el retroceso de la aguja de carga a la ruptura, dejando que la aguja - gua indique la carga mxima ( carga de resistencia a la tensin). Presione el botn de pare (Nm. 5 de la Fig. 2.10) cuando la muestra se fractura.h)Despus de retirar la muestra, abra la vlvula de descarga de ajuste aproximado, ms o menos a la mitad de su giro y deje que salga el aceite del cilindro de operacin. Cuando est hecho, la placa inferior (la mvil) debe bajarse tanto como sea posible; luego se cierra la vlvula de descarga. Cierre las vlvulas con firmeza; pero sin forzarlas.Se deben medir y registrar la longitud final de la escala y el dimetro final de la muestra. Se observa y anota el tipo de fractura producida.4Interpretacin de los resultadosLos datos consisten en las longitudes inicial y final,LoyLf, los dimetros inicial y final,DoyDf, y una serie de lecturas del extensmetro, en pulgadas y las lecturas de carga correspondientes, en libras. Las lecturas del extensmetro se convierten en lecturas dedeformacin,dividindolas entre 10, y las de carga se reducen aesfuerzos,dividindolas entre el rea del corte transversal original; luego, se hace una grfica del esfuerzo, en funcin de la deformacin.El lmite proporcional es el esfuerzo mximo en que el esfuerzo y la deformacin permanecen directamente proporcionales. El lmite proporcional se determina mediante la curva de esfuerzo - deformacin, trazando una lnea recta tangente a la curva, en el origen, y anotando la primera desviacin que tenga la curva de su linealidad. El valor obtenido para el lmite proporcional, depende de la precisin de las mediciones de esfuerzo y linealidad y de la escala de la grfica. Este valor no tiene gran aplicacin en los clculos de ingeniera.El lmite elstico es el esfuerzo mximo que puede soportar el material sin sufrir una deformacin permanente. Para la determinacin exacta del lmite elstico se requiere que la carga aumente sucesivamente a esfuerzos mayores, seguidos de una descarga, y mediciones para detectar alguna deformacin permanente. La determinacin de su valor real, al igual que el lmite proporcional, es una funcin que depende de la precisin de las mediciones. Este hecho y la dificultad de determinarlo con exactitud, limitan mucho su utilidad en la ingeniera. Este valor no se puede determinar con los datos obtenidos en este experimento.La resistencia al punto cedente o el esfuerzo de cedencia es el esfuerzo que produce en un material, una deformacin especfica, permanente y limitadora.Por debajo del lmite elstico, la relacin entre el esfuerzo y la deformacin, en la carga y la descarga, puede considerarse idntica, desde un punto de vista prctico. En consecuencia, no es necesario descargar una muestra para poder determinar la resistencia a punto cedente; ms bien, se construye una lnea paralela a la porcin recta de la curva. La construccin se desplaza del origen de la curva en una cantidad igual a la deformacin permanente especificada. (figura 2.11). El esfuerzo en la interseccin de la lnea paralela con la curva de esfuerzo - deformacin, es la resistencia a punto cedente. El desplazamiento que se usa con mayor frecuencia es a 0.2 por ciento de la resistencia a punto cedente, o sea, 0.002 plg/plg. El esfuerzo de cedencia es una medida prctica del lmite de la accin elstica; siempre es mayor que el lmite elstico y no es tan sensible a errores en las mediciones de deformacin, como lo es el lmite elstico.El punto de cedencia es una propiedad que tienen los aceros blandos no endurecidos y algunas otras aleaciones. Al igual que el esfuerzo de cedencia, es tambin una indicacin del lmite de la accin elstica. El punto de cedencia es un esfuerzo en el que se produce primero un aumento notable de deformacin, sin que haya un aumento de esfuerzo. En efecto, por lo general, hay dos puntos de cedencia: uno superior y el otro inferior, como puede verse en la figura 2.11. El punto superior de cedencia es el que se usar en este experimento, como el punto de cedencia. Este punto y el esfuerzo de cedencia son aproximadamente iguales.La resistencia a la tensin ( o traccin) es equivalente a la resistencia final, y se calcula dividiendo la carga mxima soportada por la muestra entre el rea de la seccin transversal original de la misma.La resistencia a la ruptura, o el esfuerzo de ruptura se determina dividiendo la carga soportada en el momento de la ruptura, entre el rea de la seccin transversal original de la muestra. Esta carga ser inferior a la mxima, debido a que la seccin transversal de la muestra se reduce en forma drstica despus de que se alcanza la carga mxima. La reduccin de la seccin transversal produce en la muestra un cuello semejante al de los relojes de arena y que se conoce como "adelgazamiento o acogotamiento de la muestra".La elongacin en la ruptura se determina mediante L/Lo, en donde L es el cambio en longitud, es decir, Lf - Lo, longitud final menos longitud inicial. La elongacin o alargamiento se expresa casi siempre como porcentaje:% de elongacin = 100 L/LoLa reduccin del rea se expresa tambin como porcentaje y se calcula mediante :% de reduccin de rea = 100 A/ Ao,en donde A se encuentra por medio de Ao - Af, siendo Ao el rea original y Af la final.Elmdulo de elasticidad recibe tambin el nombre de rigidez del material. Este mdulo en tensin se conoce como mdulo de Young, y es la constante de proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformacin a esfuerzos inferiores al lmite proporcional:S = Eeen donde S es el esfuerzo, e la deformacin y E el mdulo de elasticidad. E se encuentra (ver la Fig. 2.11) midiendo la pendiente de la porcin recta de la curva de esfuerzo - deformacin:E = (S1- S2) / (e1- e2)Si la curva del esfuerzo en funcin de la deformacin pasa por 0, , en el orjgen y si su porcin inicial es una lnea perfectamente recta, entonces se puede determinar el mdulo de elasticidad a partir de cualquier esfuerzo inferior al lmite proporcional, y la deformacin correspondiente, dividiendo sencillamente el esfuerzo entre la deformacin.La tenacidad de un material es su capacidad para absorber energa hasta el punto de ruptura, y se determina midiendo el rea que queda bajo la curva de esfuerzo y deformacin. Esto no es, en realidad, una indicacin exacta de la tenacidad, porque la muestra no se deforma, uniformemente en toda su longitud y, por tanto, no absorbe energa de manera uniforme en todo su volumen. Las unidades de la tenacidad se encuentran multiplicando el esfuerzo por la deformacin, es decir (libras/pulgada cuadrada) X (pulgadas/ pulgada), lo cual da pulgada - libras/pulgada cbica energa absorbida por unidad de volumen.a.El aspecto de la fracturaEl aspecto de la fractura en barras para pruebas de tensin ( ver Fig. 2.12), depende de la composicin y el historial de la muestra. Los metales y la aleaciones dctiles sufren fractura de copa o fractura parcial de copa. En los aceros templados de poco contenido de carbono se producen fracturas de estos mismos tipos. Si el acero tiene un alto contenido de carbono o si se ha endurecido mediante un tratamiento trmico, tiende a producir una fractura en estrella. El hierro fundido, que carece de ductilidad, no produce estrechamiento en forma de cuello de botella y tiene una superficie de fractura que tiende a formar un plano en ngulos rectos a la direccin de la carga.