INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

Campus Cd. Juárez

Materia: Procesos de Manufactura

Profesor: Fernando Olaeta

Práctica de Laboratorio:

Propiedades de los materiales – Curva esfuerzo-deformación

Nombre: Vicente Guadalupe Castro García

Matricula: A01243144 Carrera: IIS

22/02/2013

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Objetivo:

Analizar el comportamiento de varias muestras de distintos materiales (probetas) dadas sus

diferentes propiedades estructurales al ser sometidos a una fuerza de tensión, realizando un

enfoque detallado a la curva esfuerzo deformación de cada espécimen para identificar el módulo

de Young, el punto máximo de resistencia a la tensión, deformación elástica y plástica, etc.

Materiales y equipo:

1. Vernier digital.

2. Maquina universal

(Universal Test Machine).

3. Probeta de Aluminio x2.

4. Probeta de Acero x2.

5. Software Test Works 4.

Temperatura: RT

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Desarrollo:

En el primer ejercicio de la prueba se seleccionó una muestra de Aluminio, se realizó la medida del

espécimen antes de colocarlo en la máquina universal, obteniendo 7.29 mm de diámetro y 117.57

mm de longitud. Después de esto, la probeta fue colocada en la máquina, en la que se capturaron

los datos anteriores además de fijar una velocidad de captura de 50.8 muestras por minuto para

dar un mayor rango de precisión a la prueba, con una frecuencia de repetición de 60 Hz.

Se accionó la máquina de manera automática, aplicando tensión a la muestra mientras realizaba la

gráfica esfuerzo-deformación e identificaba puntos importantes hasta llegar a la muestra física del

“cuello” de botella y después a la fractura de la probeta, obteniéndose la siguiente interpretación

para el espécimen de aluminio:

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Con la interpretación de esta curva se puede concluir que esta muestra de aluminio presenta el

módulo de Young (Y) a 188.1 MPa y es donde la deformación deja de ser elástica y pasa a ser

plástica, a partir de aquí en el rango horizontal se puede dar una idea de cuan el material es dúctil

(el módulo de Young al punto de fractura), lo que se conoce como relación de Poisson (V). La

fractura (F, mostrada relativamente) de la probeta ocurre a una tensión de 0.72, manifestándose

físicamente como la ruptura de la barra de aluminio.

Se repitió el procedimiento anterior con una probeta de aluminio de las mismas magnitudes y se

obtuvo la siguiente curva (Y=191.1, F=0.075):

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Por lo tanto se puede observar que las curvas varían un poco, esto puede ser debido al distinto

acomodo estructural de las probetas molecularmente, variaciones en las cantidades de medición

microscópicas, el factor importante de la temperatura, etc.

En la tercera repetición del procedimiento, se seleccionó una probeta de acero con magnitud de

diámetro de 3.14 mm y longitud 96.14 mm.

Físicamente se observa la deformación del diámetro de la muestra (“Cuello de botella”) como un

reducción el área transversal, debido a la aplicación de las fuerzas de tensión, por lo que se genera

la deformación plástica antes mencionada.

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La curva deformación para el primer espécimen de acero es la siguiente:

El módulo de Young (468.5 MPa) es mayor que el del aluminio, por lo que el acero presenta una

mayor rigidez que la muestra anterior, además de que la gráfica aporta información para llegar a la

conclusión de que también es más dúctil y que tiene que estar sometido a una mayor tensión para

llegar al punto de fractura.

Al igual que con el aluminio, se sometió a la prueba a otra probeta de acero de la misma longitud

que la pasada, los resultados se muestran en la curva:

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Coincidiendo en la curva de la primera muestra de acero, y de nuevo las variaciones se pueden

atribuir a los distintos arreglos moleculares en las muestras, cambios en las condiciones de

temperatura, entre otros.

Conclusiones:

Gracias al análisis de las distintas curvas de esfuerzo-deformación obtenidas con la máquina

universal es que se puede dar una idea de las propiedades mecánicas (Ductilidad, rigidez,

tenacidad, etc.) que un material manifestará y por lo tanto se puede seleccionar aquel que más se

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adapte a las necesidades del diseño de nuestro producto y que pueda ser sometido a determinado

proceso de manufactura, teniendo en cuenta factores importantes como la temperatura, pureza,

etc.

Al realizar la comparación de las gráficas resultado de los distintos materiales, podemos llegar a

conclusiones acerca de las distintas manifestaciones de todas las propiedades con respecto de una

probeta a otra, por ejemplo:

La curvas que se muestran en color azul aqua y rojo al tener mayor área demuestran que el acero

tiene una mayor tenacidad, por lo que este metal absorbe más energía antes de poder llegar a la

fractura comparado con el aluminio (curvas verde y azul marino). También, las curvas del acero al

ser más verticales al principio indican que tiene una elevada rigidez si se compara con el aluminio,

el cual sufre mayor deformación al estar sometido a menor fuerza de tensión que el acero.

Referencias:

Askeland, R., Phulé, P. (2004). Ciencia e ingeniería de los materiales. México: Thompson.

Kalpakjian, S., Schmid S. (2002). Manufactura, ingeniería y tecnología. México.: Prentice Hall.