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Instituto Tecnológico de Tlalnepantla.

Departamento de Metal Mecánica.

Laboratorio de Ingeniería Mecánica.

Sección: ENSAYOS DESTRUCTIVOS.

Practica Nº 4

Ensayo de Compresión http://rostrorodriguez2007.blogspot.com/

Alumno: Rostro Rodríguez Ernesto Joel.

Profesor: Ing. José Enrique Márquez Eloiza.

Grupo 1

Fecha de realización: 14 de Abril del 2011

Fecha de entrega: 5 de Mayo del 2011

Periodo escolar Enero-Junio 2011

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ÍNDICE PAGINAS

CONSIDERACIONES 3

TEÓRICAS…………………………………..………………………

PROCEDIMIENTO DEL 8

ENSAYO……………………………………………………......………………

EQUIPO 10

UTILIZADO………………………...……….……………………….………….

NORMAS UTILIZADAS 11 11

DIBUJO DE LA 12

MAQUINA……………………………………………….………………….…..

DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL 14

ENSAYO…………………………….……………………….…………

DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL 15

ENSAYO………………………………………………………………….……

TABLA DE 16

DATOS………………….…………………………………………….………..

CÁLCULOS 11 17

TABLA DE 18

RESULTADOS

GRAFICAS 11 18

CUESTIONARIO 11 20

CONCLUSIONES 22

BIBLIOGRAFÍA 23

3 CONSIDERACIONES TEÓRICAS

ALCANZE

En ingeniería, el ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material.

Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen o un acortamiento en determinada dirección. En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción como de compresión.

En un prisma mecánico el esfuerzo de compresión puede caracterizarse más simplemente como la fuerza que actúa sobre el material de dicho prisma, a través de una sección transversal al eje baricéntrico, lo que tiene el efecto de acortar la pieza en la dirección de eje baricéntrico.

La dificultad de aplicar una carga verdaderamente concéntrica o axial.

El carácter relativamente inestable de este tipo de carga en contraste con la carga tensada.

Existe siempre una tendencia al establecimiento de esfuerzos flexión antes y a que el efecto

de las irregularidades de alineación accidentales dentro de la probeta se acentúa a medida

de que la carga prosigue.

La fricción entre los puestos de la máquina de ensayo o las placas de apoyo y las superficies

de los extremos de las probetas debido a la expansión lateral de esta. Esto puede alterar

considerablemente los resultados que se obtendrían si tal condición de ensayo no estuviera

presente.

4 CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Las aéreas seccionales relativamente mayores de la probeta para ensayo de compresión

para obtener un grado apropiado de estabilidad de la pieza. Esto se traduce en la necesidad

de una maquina de ensayo de capacidad relativamente grande o probetas tan pequeñas y

por lo tanto tan cortas que resultan difícil de obtener de ellas mediciones de deformaciones

de precisión adecuada.

Se supone que desean las características simples del material y no la acción de los

miembros estructurales como columnas de modo de que la atención se limita aquí al bloque

de compresión corto.

Requerimientos para una probeta de compresión: Para el esfuerzo uniforme de la probeta de

compresión, una sección circular es preferible a otras formas. Sin embrago, la selección

cuadrada o rectangular se unan frecuentemente y para piezas manufacturadas, tales como

el azulejo, ordinariamente no resulta posible cortar probetas que se ajustan a ninguna forma

en particular.

La selección de la relación entre la longitud y el diámetro de una probeta de compresión

parece ser más o menos un compromiso entre varias condiciones indeseables. A medida

que la longitud de la probeta se aumenta, se presentan una tendencia creciente a hacia la

flexión de la pieza, con la siguiente distribución no uniforme del esfuerzo sobre una sección

recta. Se sugiere una relación entre altura y diámetro de 1 como límite superior practico. A

medida que la longitud de la probeta disminuye, el efecto de la restricción friccional en los

extremos se toma sumamente importante; así mismo para la longitudes menores de

aproximadamente 1.5 veces el diámetro, los planos diagonales a lo largo de los cuales la

falla se verificaría en un probeta más larga intercepta la base, con el resultado de que la

resistencia aparente se aumenta. Comúnmente se aplica una relación entre longitud y

diámetro de 2 o más, aunque la relación entre altura y diámetro varié para materiales

diferentes.

Los extremos a los cuales se aplica la carga deben ser planos y perpendiculares l eje de la

probeta o de hecho, convertidos así mediante el uso de cabeceo y dispositivo de montaje.

5 CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Probeta estándar:

Las probetas para los ensayos de compresión de materiales metálicos recomendados por la

ASTM.

Las probetas cortas son para usarse con metales antifricción.

Las de probetas medianas ara uso general y las probetas largas para ensayo que determine

el modulo de elasticidad.

Las deformaciones verdaderas involucradas en el proceso de conformado plástico son del orden de 2 a 4 (mucho mayores que las que obtienen en un ensayo de tracción) con altas tasas de deformación. • El ensayo de compresión entre bloques es más conveniente para obtener información sobre el comportamiento del material en procesos de conformado. • En conformado plástico de metales, la presión se describe como: tensión de fluencia del estado tensional correspondiente, g(f) función de la fricción en la interface pieza-herramienta, h(c) función de la geometría (de la pieza y de la herramienta).

Ensayo de compresión entre bloques • Se somete al material a una carga axial de compresión. Probetas: cilindros o prismas rectos de caras paralelas. Aplicación de la carga: axial y centrada (para que el estado tensional sea uniforme) Se miden cargas y acortamientos. Diagrama convencional: • Observaciones:

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CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Admite grandes deformaciones no hay estricción posibilidad de pandeo la fricción genera triaxialidad de tensiones y no homogeneidad de deformaciones • Tensiones: • Deformaciones: • En régimen elastoplástico:

Para trabajar en el primer cuadrante del gráfico de tensiones vs. Deformaciones

Compresión entre bloques • Esquema del ensayo: • Observación: para eliminar la influencia del coeficiente de forma se obtienen curvas para diversas relaciones D0/h0, con ellas se trazan curvas σ vs D0/h0 a deformación constante, extrapolando estas curvas a D0/h0=0 se obtiene una curva ideal (curva básica de tensión-deformación) no afectada por el roce.

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CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Fricción entre probeta y placas: dificulta y llega a impedir la expansión de los extremos de la probeta, se atenúa hacia la zona central y prácticamente desaparece a una distancia de los extremos, aproximadamente igual a un diámetro: Abarrilamiento; origina zonas internas no deformadas. Puede minimizarse con lubricación adecuada. Camas y bloques de apoyo. Los extremos de las probetas de compresión deben ser planas para no causar concentraciones de esfuerzos y deben ser perpendiculares al eje de la pieza para no causar flexión debida a la carga excéntrica.

Fig. a Fig. b

Fig. c Fig. d

Fig.e Fig. f

Fig. g Fig. h

INSTITUTO TECNOLOGICO DE TLALNEPANTLA

SUBDIRECCION ACADEMICA INGENIERIA MECATRONICA

INTEGRACION DE SISTEMAS DE MANUFACTURA INDUSTRIAL MECANICA DE MATERIALES

Grupo 1

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Reviso

Ing. Márquez Eloiza José Enrique Realizo

Rostro Rodríguez Ernesto Joel

Procedimiento del Ensayo

_____________________ _________________________ Rostro Rodríguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique

5 DE MAYO DEL 2011

Paso 1

Se anotan las medidas correspondientes iníciales a la probeta a ensayar (fig. a)

Se le hacen las marcas a la probeta para ver en el término del ensayo hasta que medida termino. (fig. b)

Paso 2

Nos familiarizamos con la máquina e instrumentos de ensayo y se colocan los aditamentos correspondientes para sujetar la probeta (Fig. c) Se procede a bajar la maquina para colocar la probeta en el lugar iinducado, asegurando que este lo mas centrada pocible a la base (fig. d)

Paso 3 Antes de comenzar nuestro ensayo procederemos a colocar una hoja de papel milimétrico en la parte destinada a ello en la parte frontal de la maquina (Fig. e) y un indicador de caratula correctamente calibrado en la parte inferior de la maquinaria (fig. f)

Paso 4 Procedemos a bajar el plato superior hasta que casi esté a punto de tocar la probeta (1-2 mm) (fig. g) Nos cercioramos de que el extensómetro este correctamente colocado antes de comenzar nuestra practica (fig. h)

Fig. i Fig. j

Fig. k Fig. l

Fig.m Fig.n

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Ing. Márquez Eloiza José Enrique Realizo

Rostro Rodríguez Ernesto Joel

Procedimiento del Ensayo

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5 DE MAYO DEL 2011

Paso 5 Cuando la maquina es puesta en marcha el indicador de caratula antes mencionado es puesto a cero (fig.i) Y se procede a ir tomando los datos mostrados por nuestra maquina (fig. j)

Paso 6 Mientras la carga va en aumento veremos como la probeta se comprime poco a poco (fig. k) Mientras a su vez en la hoja milimétrica que colocamos en la maquina se va reflejando la grafica correspondiente a la deformación que esta recibiendo la probeta (fig. l)

Paso 7 Conforme el tiempo y la carga aumentan la probeta terminara por comprimirse hasta que nuestra maquina no pueda ofrecer mas presión (fig. m). Ya que acabamos con nuestro ensayo procedemos a tomar las nuevas medidas de nuestra probeta

10 EQUIPO UTILIZADO

EQUIPO UTILIZADO

Vernier:

Para tomar las medidas de las probetas con las que

se realizara el ensayo

Probeta

Indicador de caratula (Extensómetro) Para medir la deformación q afecta a nuestra probeta

Graficadora de la Maquina

Nos muestra la grafica que se va creando conforme la carga aumenta

11 Normas Utilizadas Y Dibujo de la Maquina

Norma empleada.

ASTM-E9-70 ESTÁNDAR METTHOSD OF COMPRESSION TETING OF METALLIC MATERIALS AT ROOM TEMPERATURE El procedimiento de la prueba fue realizada de acuerdo a la norma especificada que es ASTM-E9-70, cabe destacar que la prueba que realizamos fue una prueba destructiva continuación describimos el proceso que fue llevado de acuerdo a las especificaciones de la misma. Como primer paso tenemos debemos verificar que la probeta esté libre de rebaba y polvo, tomar las medidas de la probeta por medio de un calibrador vernier antes del ensayo.

Como siguiente paso debemos de lubricación, este procedimiento, el cual no fue llevado a cabo por indicaciones hechas por el profesor, la indicación fue nula debido a que la maquina presentaba “residuos”, es decir restos de material lubricante, la norma indica que puede ser gel de petróleo, pero también se puede utilizar manteca.

12

DIBUJO DE LA MAQUINA

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14 DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYO

DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYO

Longitud inicial: 25.3 mm

Diámetro inicial: 12.6mm

15 DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYO

DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYO

Longitud Final: 16.44 mm

Diámetro Final: 12.6 mm

16

TABLA DE DATOS

TABLA DE DATOS

TABLA DE DATOS

Carga mm

1250

2500

3750

5000

6250

7500

8750

10000

11250

17 CALCULOS

CALCULOS

AREA

𝐴𝑖 = 𝜋𝑑𝑜

2

4=

(3.14159)(12.03)2

4=

456.92 𝑚𝑚 2

4= = 𝟏.𝟏𝟒𝟐𝟑 𝐜𝐦𝟐

𝐴𝑓 =𝜋𝑑𝑓

2

4=

(3.14159)(16.44)2

4=

849.08 𝑚𝑚 2

4= 𝟐.𝟏𝟐𝟐𝟕 𝐜𝐦𝟐

ESFUERZO

𝜀 = |𝑓 −|𝑜

|𝑜= 𝜀 = 22.5 −

25.3

25.3= − 𝟎.𝟏𝟏𝟔𝟔 =

ESFUERZO DE CEDENCIA

𝜏𝑦 =𝑃𝑦

𝐴𝑜=

11,250 𝐾𝑔

1.1423 𝑐𝑚2= 𝟗.𝟖𝟒𝟖.𝟓𝟓

𝑲𝒈𝒄𝒎𝟐

ESFUERZ DE COMPRESION

𝜏𝑢 =𝑃𝑚𝑎𝑥

𝐴𝑜=

25,000 𝐾𝑔

1.1423 𝑐𝑚2= 𝟐𝟏.𝟖𝟖𝟓.𝟔𝟔

𝑲𝒈𝒄𝒎𝟐

MODULO DE ELASTICIADAD

∈ =𝜏𝑦

𝜀𝑦= 𝟐,𝟏𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟎

𝑲𝒈𝒄𝒎𝟐

PORCENTAJE DE ACORTAMIENTO

% 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑕𝑓 − 𝑕𝑜

𝑕𝑜 𝑥 100 = 16.44 − 25.3

25.3 𝑥 100 = −35 %

PORCENTAJE DE ENSANCHAMIENTO

% 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝐴𝑓 − 𝐴𝑜

𝐴𝑜 𝑥 100 = 2.1227 − 1.1423

1.1423 𝑥 100 = 85 %

18 TABLA DE RESULTADOS Y GRAFICAS

TABLA DE RESULTADOS

Podemos observar que la carga máxima fue de 11250 kg aproximadamente

TABLA DE DATOS

Carga mm

1250 0.13

2500 0.2

3750 1.78

5000 3.05

6250 6.34

7500 8.85

8750 11.9

10000 13.35

11250 14.59

GRAFICAS

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

mm

Carga

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA

SUBDIRECCIÓN ACADEMICA MECÁNICA DE MATERIALES

PERIODO ENERO-JUNIO 2011

Realizo: Ing. Márquez Eloiza José Enrique

Reviso: Ing. Márquez Eloiza José Enrique

CUESTIONARIO DEL ENSAYO DE COMPRESION 1.-La norma ASTM E-9 reconoce tres tipos de probetas, mencione y grafique su clasificación. 2.- Explique las propiedades físicas y mecánicas que determina el ensayo de compresion

3.-El ensayo de compresión consiste en: 4.-Mencione la aplicaciones de la prueba de compresión en uso industrial 5.-Durante el desarrollo de la práctica que representa la carga de ruptura. 6.- Explique a que se le conoce como material maleable 7.-Mencione los tipos de mordaza que se ocupan para la sujeción de probetas 8,Explique el procedimiento de armado de maquinaria asi como los cuidados que se deben tomar para obtener un resultado satisfactorio. 9.-Mencione las habilidades adquiridas durante el ensayo. 10.- Represente mediante un cuadro sinóptico los puntos mas primordiales para el control y desarrollo del ensayo de compresión.

__________________ Rostro Rodriguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique

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CUESTIONARIO

1. a) Probeta Corta

b) Probeta Mediana c) Probeta Larga

2. Fuerza axial, esfuerzos cortantes, momentos flexionantes, esfuerzo de compresión, modulo de elasticidad, esfuerzo de cedencia.

3. Consiste en aplicar una carga en un material para comprobar sus propiedades y asi la deformación que

tendrá ante la compresión

4. El ensayo de compresión usualmente se usa para comprobar la resistencia de aceros aunque también es usado en hormigones para realizar construcciones mucho más seguras

5. Para evaluar la resistencia de un material a la compresión es necesario llevarlo a la rotura asi sabremos si es adecuado para el trabajo que se realizara con el. Por ejemplo el concreto usado para la construcción de un puente

6. Gracias a este ensayo se nos enseño el uso adecuado de la maquinaria de este tipo así como su

previa preparación para realizar un ensayo satisfactorio con el menor porcentaje de error posible

7. Mordazas cuneiformes para ensayos de tensión de metales, platos para colocar probetas

8. Para asegurar un buen resultado en nuestro ensayo lo mas importante es familiarizarse con la maquinaria y el material usado así tendremos datos precisos en el menor tiempo posible. Lo primero que haremos en la preparación de nuestro ensayo es colocar la probeta encima de una base de metal con las dimensiones necesarias para sostener la probeta, asi como otro plato en parte superior que hará contacto con nuestra probeta, seguiremos seleccionando la carga adecuada según el material con el que contamos y por ultimo tomaremos los datos obtenidos. Lo primordial de un ensayo es conocer nuestro material de trabajo

9. Aprendimos la adecuada utilización de la máquina de ensayos de compresión, así como el uso de diferentes aparatos como el extensómetro, vernier, graficadora, etc. Asi como trabajar en equipo asumiendo un papel cada persona que ayudo en la realización del ensayo

22

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

En este ensayo podemos apreciar varias propiedades mecánicas de los materiales frente a

la compresión así como la deformación que sufrió nuestra probeta

La practica fue realizada satisfactoriamente después de seguir el procedimiento dado por el

profesor, desde como acomodar la pieza en el plato de acero que nos sirvió de base asta la

forma de tomar las medidas de la probeta después de el ensayo

Lo aprendido en la practica nos servirá a futuro ya que es experiencia que seguimos

acumulando que nos puede servir en algún momento de nuestra carrera

23 Bibliografía

Bibliografía

Ciencia e Ingeniería de los materiales

Autor: Askceland Donald

Ciencia e Ingeniería de los materiales: estructura, propiedades y fractura

Autor: Toledano, Mar.

Editorial: Tórculo

Materiales y procesos de fabricación

Autor: Paul de Garmo

Editorial reverte