ESCUELA POLITCNICA NACIONALFACULTAD DE INGENIERA MECNICA
LABORATORIO DE MECNICA DE MATERIALES II
1. PRACTICA N.12. Grupo : GR11 2.1 INTEGRANTES: Altamirano Macas
ngeles/ 2100493689/ Gr2 Rosero Manzano Sara Titumaita Tatiana3.
OBJETIVOS:3.1 Realizar el ensayo de traccin con la finalidad de
conocer acerca de las propiedades del acero de la probeta
utilizada. 3.2 Realizar la grfica esfuerzo-deformacin e identificar
las diferentes zonas plstica y elstica, el lmite de elasticidad y
la fractura3.3 Conocer las causas de la rotura y el lugar donde se
produjo y comparar con la norma.
4. RESUMEN:Se realiza el ensayo de traccin en la Mquina
Universal de ensayos para una probeta metlica con la finalidad de
conocer las propiedades metlicas del acero, sus puntos de falla y
observar en donde se produce la fractura. Para que luego de lo
descrito y con los datos obtenidos realizar la grfica de esfuerzo
deformacin y con esta identificar el mdulo de elasticidad, el mdulo
de resilencia y la tenacidad.
5. ABSTRACT:The traction test is performed in the Universal
testing Machine to a metallic test tube in order to understand and
know the properties of steel metal, its point of failure and know
and see where and how the fracture occurs. From applying the test
and with the obtained data make a stress-strain graph to identify
the elasticity modulus, the resilience modulus and
tenaciousness.
6. REVISIN TERICA:
Elensayo de traccin oensayo a la tensinde unmaterialconsiste en
someter a unaprobetanormalizada en este caso una probeta de acero
1030 a un esfuerzo axial detraccincreciente hasta que se produce la
rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un
material a una fuerza esttica o aplicada lentamente. Las
velocidades de deformacin en un ensayo de tensin suelen ser muy
pequea.
Fig.1 Mquina Universal de EnsayosLas caractersticas del ensayo
que pueden determinarse son:1. Mdulo de elasticidado Mdulo de
Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Es el resultado
de dividir la tensin por la deformacin unitaria, dentro de la regin
elstica de un diagrama esfuerzo-deformacin.2. Coeficiente de
Poisson, que cuantifica la razn entre el alargamiento longitudinal
y el acortamiento de las longitudes transversales a la direccin de
la fuerza.3. Lmite de proporcionalidad: valor de la tensin por
debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga
aplicada.4. Lmite de fluenciao lmite elstico aparente: valor de la
tensin que soporta la probeta en el momento de producirse el
fenmeno de la cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la
zona de transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se
caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento
apreciable de la carga aplicada.5. Lmite elstico(lmite elstico
convencional o prctico): valor de la tensin a la que se produce un
alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en funcin del
extensmetro empleado. Es la mxima tensin aplicable sin que se
produzcan deformaciones permanentes en el material.6. Carga de
rotura oresistencia a traccin: carga mxima resistida por la probeta
dividida por la seccin inicial de la probeta.7. Alargamiento de
rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide
entre dos puntos cuya posicin est normalizada y se expresa en tanto
por ciento.8. Estriccin: es la reduccin de la seccin que se produce
en la zona de la rotura.La grfica esfuerzo deformacin que se
obtiene es la siguiente:
Fig.2: Grfica Esfuerzo-Deformacin7. Materiales y Equipos7.1
Materiales: Probeta normalizada de acero de seccin circular (ASTM
E8)Probeta normalizada de acero de seccin rectangular (ASTM
A370)
7.2 Equipos Mquina universal de ensayos Calibrador digital
Marcador
8 Procedimiento9 Se midi la probeta en seccin transversal y
longitudinal con un calibrador.10 se enciende la mquina universal
11 Se coloc las mordazas correspondientes a la probeta circular de
la mquina.12 se determina una velocidad de carga de 50 mm / min
segn el requerimiento de la norma.13 Establecer la plantilla o
caratula con la que se va a trabajar en el ensayo.14 Se verifica
que la mquina este en las condiciones necesarias para realizar el
ensayo y adems se coloca la probeta en las mordazas.15 Observar el
proceso de fluencia del acero y el encuellamiento de la probeta.16
Observar el cambio y falla de la probeta.17 Obtener las lecturas
respectivas que la mquina hizo del procedimiento.18 Medir las
nuevas secciones transversales en el corte y la elongacin que se
encontr en la traccin.19 Comparar los datos iniciales y
finales.
20 Datos ObtenidosTabla de DatosProbetaLongitud inicial Longitud
finalCarga de fluenciaCarga mximaCarga de rotura
mmmmMPaMPalbf
Seccin circular
133.0159.4539970.50.2008
21 ClculosPropiedades mecnicas de cada probeta
Velocidad de CargaUtilizamos la velocidad especificada por la
mquina detraccin:
Tabla Cargas vs. Deformaciones lineales (P vs Dl)CARGADEF.
LINEAL
0,2890,11
10,231
15,931
512,86
50,92,88
48,32.,9
47,83.,6
49,95,39
515,66
52,66,12
54,76,78
55,57,05
57,97,95
68,115,34
69,819,08
7019,74
64,730,7
6431
62,831,5
62,331,8
53,934,6
4934,9
16,7534,8
Tabla1. Datos seleccionados de Carga vs Deformacin LinealCurva
(P vs Dl)
Fig.4 Curva aproximada de Carga vs Deformacin LinealTabla
Esfuerzos vs. Deformacin unitaria (s vs e)ESFUERZODEF. UNITARIA
0,2892,39
10,2384,6
15,93131,8
51422
50,9421
48,3400
47,8396
49,9413
51422
52,6435
54,7459
55,3460
55,5465
56,1469
57,2476
57,9479
63,9500
67,5536
68,1563
69,8578
70579
Tabla2. Datos seleccionados de Esfuerzo vs Deformacin
UnitariaCurva (s vs e) identificando los principales puntos de la
curva
Fig.5 Curva aproximada de Esfuerzo vs Deformacin UnitariaMdulo
de Elasticidad (E)Deformacin unitaria 1: 1.139Esfuerzo 1:
300Deformacin unitaria 2: 2.58Esfuerzo 2: 400
Esfuerzo de fluencia (sy)
Resistencia a la traccin (su)Carga mxima: 70.5 [kN]Dimetro:
12.4050mm = 0.012405 [m]
Porcentaje de elongacin en 50 mm
Mdulo de resiliencia
Mdulo de tenacidad
As que realizamos una estimacin del Mdulo de ruptura: 3301.3
[MPa]
TABLAS DE RESULTADOSEnsayo de traccin en probeta de seccin
circular
ProbetaAncho promedioCarga Mxima RegistradaLimite
FluenciaResistencia a la Traccin% Elongacin 50mmCalificacin
mmlbfNksiMPaksiMPa
Seccin Circular12.405071897050057.8739984.6583.331.4
Tabla3. Resultado de ensayo de traccin22 Anlisis de
resultadosComo podemos apreciar los tenemos un porcentaje de error
alto debido a la aproximacin de datos, adems de que en la zona de
sujecin que conecta a la computadora no se encuentra bien
calibrada. Adems de que la probeta no cumple con las
especificaciones de la norma ASTM E8, su fractura se produce fuera
del centro geomtricoAnalizando los datos calculados como son
resistencia a la traccin y elasticidad podemos ver son consistentes
y buenos pero no para este tipo prueba, ya que no aprobaran.23
Preguntas Elaborar un esquema de las dimensiones de las probetas
ensayadas y compararlo con el esquema propuesto en las normas.
Fig6. Probeta segn la norma ASTM E8
Fig.7 Probeta para el ensayo realizado Si el porcentaje de
elongacin del material se determina en longitudes mayores a 2
pulgadas. Este ser mayor, menor o igual?Para deducir si es mayor o
menor o igual debemos basarnos en la frmula de De acuerdo a esta
frmula realizamos reemplazo Qu informacin aportan las lneas de
Lder?Estas lneas nos indican la deformacin sufrida, es decir que
podemos deducir si ha sido plstica o no debido a que aparecen
cuando el material a excedido su lmite elstico. Qu mtodo se utiliza
para determinar el esfuerzo de fluencia, cuando no se puede
apreciar directamente en el ensayo?Se puede utilizar la grfica de
esfuerzo deformacin, pero para tener el valor estimado debemos
marcar una lnea paralela que est en la zona elstica con un
desplazamiento del 2% adems que deba cortar la curva para obtener
as el esfuerzo de fluencia. Cmo diferenciar los tipos de falla
dctil y frgil en el ensayo de traccin?, y Cules son las fracturas
tpicas por tensin en los metales?Se puede diferenciar por simple
inspeccin de la siguiente manera, los cuerpos dctiles tienen un
estrangulamiento (cuello) pronunciado en la zona de ruptura,
mientras que los frgiles no presenta un estrangulamiento
pronunciado es leve o simplemente no hay. Comparar el
comportamiento de materiales frgiles y dctiles sometidos
traccin.Los materiales dctiles al ser sometidos a traccin presentan
deformacin en toda su estructura, mientras que los frgiles no lo
presentan o es imperceptible. Cmo es el diagrama real
esfuerzo-deformacin unitaria, y cul es la diferencia con el
diagrama ingenieril?El diagrama real presenta una zona elstica ( es
una pendiente no tan empinada), de fluencia y ruptura.La diferencia
entre los diagramas es que en la zona plstica presentan anlisis
distintos, mientras que en el diagrama real se estudia la seccin
transversal debido a sus aplicaciones (funcionamiento) en la otra
se obseva la seccin longitudinal antes de se deformado. Qu
dispositivos de montaje se usaron en esta prctica?Se utiliz
mordazas roscadas Por qu es indispensable que las probetas tengan
las dimensiones propuestas por la norma utilizada?Para poder
validar los resultados, es decir que haya una comparacin, debido a
que los parmetros a estudiar deben tender al mismo propsito de
funcionamiento. Comparar las curvas esfuerzo deformacin unitaria
para materiales metlicos y polimricos (explique mediante
grficos).
Fig.8 Curva esfuerzo deformacin de un material metlico
Fig.9 Curva esfuerzo deformacin de un material polimricoLa
diferencia entre las figuras anteriores radica en el , puesto que
en la fig.8 tienen disminuye de forma gradual adems que en los
metales la formacin de cuello es ms pequea y ocurre de forma ms
rpida antes de la ruptura. En la fig.9 podemos apreciar que la
deformacin plstica es ms amplia y la formacin de un cuello es ms
lago adems que la ruptura no llega tan fcilmente. Existe un cambio
de propiedades mecnicas de la probeta despus de ser sometida a
traccin?S, pues aumenta su dureza en la zona de fractura puesto que
es un efecto de estriccin. Las dems propiedades son conducidas a
sus mximos. Interviene en los resultados el acabado superficial de
la probeta?Pues debido que al esfuerzo ltimo de la tensin depende
en gran parte a la estructura microscpica del material, si este
presenta una grieta fallara antes, por lo tanto es de relevancia un
buen acabado superficial.
24 Conclusiones Durante los clculos tener en cuenta la variacin
de seccin puesto que afecta a la obtencin de los resultados. Debido
a que la probeta no cumple con la norma ASTM E8 se produjo una
ruptura fuera del centro geomtrico. Se verifica que la probeta
falla donde existe algn defecto en su estructura Los valores
obtenidos en la computadora tienen error debido a que estos depende
de la calibracin de la mquina, por lo tanto sabemos que el
porcentaje de elongacin obtenido en el software est con error de
39.9% por des calibracin, ya que con los datos reales obtuvimos un
% de elongacin de 18.9% Por la forma de ruptura que la probeta
sufri sabemos que es una fractura dctil porque tiene una zona de
estrangulamiento y en la seccin transversal el rea ms grande es
brillante aunque observamos que existe desgarre.25 Referencias25.2
Es.wikipedia.org, (2015).Ensayo de traccin. [online] Available at:
http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3n [Accessed 1
May 2015].
25.3 Testerinchina.es, (2015).Mquina de ensayos universal,
Aparato de ensayo elctrico de corte directo de tensin, Ensayo de
lquidos de perforacin. [online] Available at:
http://www.testerinchina.es/1-2-universal-tester.html [Accessed 1
May 2015].
25.4 E-ducativa.catedu.es, (2015).1.1. Ensayo de traccin.
[online] Available at:
http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4913/html/11_ensayo_de_traccin.html
[Accessed 1 May 2015].
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