Laboratorio de Tecnología de materiales avanzado

Práctica de Laboratorio N° 01

“ENSAYO DE TRACCIÓN”

INFORME

Integrantes:

Isla Zegarra, Christian. Tupayachi Sánchez, Xiomara.

Urquizo Vasquez, Kevin. Huanca Jaime, Marco.

Grupo: C11 – 03 – A

Profesor(a): Chevarria Moscoso, Margarita

Fecha de realización: 06 de agosto.

Fecha de entrega: 20 de agosto.

2015-II

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1.- INTRODUCCIÓN

El ensayo de tracción es la forma básica de obtener información sobre el comportamiento

mecánico de los materiales. Mediante una máquina de ensayos que en este caso es un equipo de

ensayo de tracción ZWICK/ROELL se deforma una muestra o probeta del material a estudiar,

aplicando la fuerza uniaxialmente en el sentido del eje de la muestra. A medida que se va

deformando la muestra, se va registrando la fuerza, llegando generalmente hasta la fractura de la

pieza. Así pues, el resultado es una curva de carga frente a alargamiento, que transformados en

tensión y deformación, en función de la geometría de la probeta ensayada, aportan una

información más general.

En este laboratorio vamos a ensayar dos tipos de materiales los cuales son aluminio y acero;

comprobaremos las propiedades de estos dos tipos de materiales.

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2.- FUNDAMENTO TEÓRICO:

2.1 ENSAYO DE TRACCIÓN

El ensayo de tracción tiene por objetivo definir la resistencia elástica, resistencia última y plasticidad del material cuando se le somete a fuerzas externas. Se requiere una máquina, prensa hidráulica por lo general, capaz de:

a) Alcanzar la fuerza suficiente para producir la fractura de la probeta.

b) Controlar la velocidad de aumento de fuerzas.

c) Registrar las fuerzas, F, que se aplican y los alargamientos, ∆L, que se observan en la probeta.

La probeta está formada por una barra cilíndrica rectificada, de sección rigurosamente constante (ver la FIG. 1), la dimensiones están normalizadas, para que los resultados sean comparables es necesario utilizar probetas geométricamente iguales o semejantes.

El ensayo dura algunos minutos, la velocidad de puesta en carga no debe pasar de 1 daN/mm2 por segundo durante el periodo de deformación elástica, después, puede doblarse e incluso triplicarse.

Ao=Π D2

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2.2 GRÁFICO ESFUERZO-DEFORMACIÓN:

Figura N°1 Una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas

iniciales necesarias.

Figura N°2: Una probeta al final del ensayo.

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Para una probeta cilíndrica:

En este grafico podemos observar y observar los parámetros obtenidos en el ensayo de tracción.

Donde:

p: Tensión limite de proporcionalidad. F: Tensión de fluencia media.

r: Tensión de rotura. Máx.: Resistencia máxima a la tracción.

Resistencia a la tracción (σmáx).- Tensión máxima de tracción que ha soportado la probeta durante el ensayo.

σ máx¿FmáxA o

Cálculo de la resistencia a la fluencia:

σF=

F fluenciaAo

3.- PROCEDIMIENTO:

Para el siguiente ensayo de tracción hicimos uso de dos probetas de diferentes materiales: acero y aluminio.

Figura N°3: grafico esfuerzo vs deformación

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Medimos con el pie de rey el diámetro inicial de cada probeta en la zona donde se va a realizar la deformación para posteriormente multiplicarlo por cinco obteniendo así la longitud inicial.

Figura N°4: Instrumento de medición pie de rey.

Marcamos en centro de la probeta y luego distribuimos de la línea central hacia la derecha e izquierda la medida de la mitad de nuestra longitud inicial.

Figura N°5: Probeta de aluminio marcado.

Pasamos a la máquina donde se va a realizar el ensayo de tracción y sujetamos con las mordazas ambos lados de la probeta, de tal manera que se encuentre lo más centrada posible.

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Figura N°6: Probeta de aluminio durante el ensayo de tracción.

Ya habiendo culminado el ensayo y habiéndonos arrojado ciertos valores la computadora, procedemos a medir el diámetro final y la longitud final de dicha probeta para posteriormente realizar los cálculos restantes para el ensayo.

Figura N°6: Probeta de aluminio fracturada después del ensayo de tracción.

4.- EVALUACION DE RESULTADOS:

Tabla N° 1

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Acero AluminioD0 7.35 mm 7.7 mmDF 4.4 mm 2.97 mmL0 36.75 mm 38.5 mmLF 46.5 mm 46.48 mmA0 42.43 mm2 46.56mm2

AF 15.20 mm2 6.927mm2

σmáx 551MPa 184.65 MPaσF 448 MPa 158 MPa

Fmáx 23378.93 N 8597.30 N

FF 19008.64 N 7356.48 N

%ε 26.53% 20.93%

%ᵩ 64.17% 85.12%

Mediante cálculos se pudo determinar la siguiente tabla para ello se utilizó las siguientes formulas:

Ao=Π D2

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La ductilidad de un material se puede calcular de dos formas:Alargamiento de rotura:Estricción de rotura:

Resistencia mecánicaResistencia a la tracción:Esfuerzo de fluencia:

TEST DE COMPROBACIÓN: ¿Qué es la máxima resistencia a la tracción?

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La resistencia máxima es el esfuerzo máximo producido por el material durante el ensayo de tracción. La cual al multiplicar por su área transversal inicial se puede calcular la fuerza máxima.

¿Qué es la fluencia?

Se habla de fluencia, cuando el material fluye por cuanto se va alargando sin que aumente la carga. Su extensión comprende un límite inferior y un límite superior.

¿Alguno de los materiales ensayados presento fractura frágil?

En la experiencia realizada no se encontró ningún material con presencia de fractura frágil.

¿Qué aspecto presenta la fractura en un material dúctil?

Si el material es suficientemente dúctil, la zona de la fractura presenta el aspecto típico de un cráter, en donde se distinguen dos zonas perfectamente delimitadas; la primera corresponde a una zona fibrosa que forma un anillo en bisel y la segundad a una zona granular central plana y normal al eje de esfuerzo.  ¿Cómo se determina el Modulo de Elasticidad?

Módulo de Elasticidad o Módulo de Young. Es el resultado de dividir la tensión por la deformación, dentro de la región elástica de un diagrama esfuerzo-deformación. La cual mide la resistencia de un material a la deformación elástica.

¿Por qué en el ensayo de tracción se rompe una probeta con una carga inferior a la máxima soportada, según el diagrama Esfuerzo –Deformación?

Esto no significa que desde el punto de vista estructural la capacidad de deformación plástica del material no sea importante. Gran parte de la redistribución de las tensiones que surgen por efecto de la hiperestaticidad, de que no siempre se tiene en cálculos, se verifica a expensas de las deformaciones plásticas. De esa capacidad de deformación o adaptación plástica depende de que no se produzca roturas indeseables en ciertas zonas de las estructuras

¿Qué indica el hecho de que un material tenga un porcentaje de estricción alto?

Cuanto más alto es el porcentaje de estricción del material; el material será más dúctil. Por consiguiente en el caso del acero, que a medida que va siendo menos dúctil, este alcanza al final una rotura netamente frágil y por ello es evidente que desaparece la estricción.

CONCLUSIONES:

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Se llegó a la conclusión que los materiales sometidos al ensayo de tracción se comportan de diferentes maneras, adoptando así un comportamiento estándar por cada tipo de material. En el caso del acero este por ser un material que posee en su estructura carbono, tiene como propiedad intrínseca el poseer una alta tenacidad y una baja resistencia mecánica, haciendo que este, en comparación con el aluminio tenga una mayor resistencia y una menor deformación teniendo en cuenta la deformación unitaria que presenta con 26.53% en comparación con el aluminio que nos da un resultado de 20.93% y una estricción de rotura de 64.17 % mayor al aluminio con 85.12%, lo cual comparando con conceptos teóricos no se puede determinar la ductilidad porque se dice que la ductilidad se va a determinar con estos dos conceptos de alargamiento y estricción el aluminio debe ser más dúctil que el acero . Su resistencia máxima en el ensayo fue de 551 MPa, en comparación con el aluminio que fue de 189.65 MPa, y esto debiéndose a que el aluminio necesita un menor esfuerzo que se considera como esfuerzo máximo para lograr la posterior rotura del material teniendo como consecuencia una mayor deformación. El aluminio se caracteriza por ser mecanizable para máquinas y herramientas. La fuerza máxima empleada en el acero fue de 23378.93 N y en el aluminio fue mucho menor con 8597.30 N.

El límite de fluencia en el aluminio es menor que en el acero con 158 MPa y 448 Mpa respectivamente. Podemos concluir en estos resultados que el aluminio necesita una menor carga para su deformación plástica sin necesidad de aplicar más carga y para alcanzar su límite de fluencia logrando así que empiece su endurecimiento pasando el límite de elasticidad y apareciendo un pequeño límite de fluencia, caso contrario es de aluminio que el esfuerzo de fluencia empleado es mayor.Podemos concluir que el ensayo de tracción, como un medio para determinar la resistencia mecánica y la ductilidad en los materiales, determina que en cuanto a resistencia mecánica, el acero es más resistente que el aluminio por tener una mayor resistencia a la tracción y a la rotura y menor ductilidad que el aluminio basándonos en el resultado de la estricción de rotura, a pesar de que por ser un AISI 1020 posee un rango de 0.2% de carbono.

BIBLIOGRFÍA:

Kerguignas, M. (1980) “Resistencia de materiales”. Editorial reverté S.A. Barcelona.

Callister, W. (2007) “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Ed. Reverté S.A., Barcelona.

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