Ensayo de tracción en metales (página 2)

1.3 MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

– Máquina Universal (Figura 1.2).

– Aditamentos para el ensayo de tracción.

– Indicador de Carátula.

– Calibrador.

– Pinzas, destornillador.

– Probetas metálicas.

1.4 PROCEDIMIENTO

1.4.1. Anote en la tabla 1.1 las medidas correspondientes a cada una de las probetas a ensayar.

1.4.2. Prepare la máquina para ensayos a tracción: coloque los aditamentos correspondientes para sujetar la probeta.

1.4.3. Enrosque la probeta en los respectivos sujetadores, dejando que sobresalgan aproximadamente dos hilos de rosca en cada extremo.

1.4.4. Aplique una pequeña precarga a la probeta hasta que el movimiento de la aguja en el manómetro sea inminente.

1.4.5. Gradúe el indicador (Deformímetro) en "cero".

1.4.6. Aplique carga de una manera continua y lenta y vaya tomando lecturas en el manómetro de acuerdo a la tabla 1.2.

1.4.7. Una vez ocurra la falla, retire las partes de la probeta ensayada, preséntelas y mida el diámetro de la sección de rotura así como la nueva longitud entre los puntos de calibración.

1.4.8. Coloque una nueva probeta en la máquina y repita los pasos anteriores.

Nota: De acuerdo al diseño de la máquina, el valor de presión leído en el manómetro se debe multiplicar por 5.52 para obtener el valor de fuerza aplicada sobre la probeta, esto es: F = 5.52*Pr.; Fuerza en Kg.-f y presión en psi.

1.5. ACTIVIDADES A REALIZAR

1.5.1. Antes de la práctica

1.5.1.1. Clases de fracturas en materiales metálicos sometidos a tracción (Realice gráficas).

Las típicas clases de fracturas en materiales metálicos son fractura dúctil, fractura frágil, fractura por fatiga, fractura por Creep y fractura debida al medio ambiente.

1.5.1.2. Características del diagrama esfuerzo-deformación para materiales frágiles (Realice la gráfica). Compare con el diagrama para materiales dúctiles.

En materiales frágiles, incluyendo muchos cerámicos, el esfuerzo de cadencia, la resistencia a la tensión y el punto de ruptura tienen un mismo valor. En muchos materiales frágiles no se puede efectuar con facilidad el ensayo de tensión debido a la presencia de defectos de superficie. Mientras que en los materiales dúctiles la curva esfuerzo-deformación generalmente pasa por un valor máximo, este esfuerzo máximo es la resistencia del material a la tensión. La falla ocurre a un esfuerzo menor después de que el encuellamiento ha reducido el área de la sección transversal que soporta la carga.

1.5.1.3. ¿Influye la velocidad de aplicación de la carga en los ensayos? Explique.

La velocidad con que se la aplica la carga a la probeta en el ensayo de tracción si tiene que ver porque el material no se va a comportar de la misma manera como se comporta cuando se le aplica una carga lenta, ósea, que no va a tener la misma zona elástica y el esfuerzo ultimo puede no ser el mismo que cuando se le aplica una carga lenta.

1.5.2. Otras

1.5.2.1. Mencione tres objetivos específicos.

• Conocer y aprender como utilizar los diferentes materiales y equipos que hay en el laboratorio.
• Observar el comportamiento de los materiales al aplicársele una carga.
• Reconocer el tipo de material por medio de la grafica esfuerzo-deformación.

1.5.2.2 Registre en las tablas 1.1 y 1.2 los datos de acuerdo con el procedimiento.

Están después de las actividades a realizar.

1.5.2.3. ¿Influye la temperatura en los resultados de las pruebas de tracción? Explique.

La temperatura si influye en este ensayo a tracción ya que las propiedades a la tensión dependen de la temperatura. El esfuerzo de cadencia, la resistencia a la tensión y el módulo de elasticidad disminuyen a temperaturas más altas, en tanto que, por lo general, la ductilidad se incrementa.

1.5.2.4. Describa el procedimiento realizado en el taller de la UTB. Para la obtención de las probetas a ensayar.

El procedimiento es el siguiente: primero tomamos las medidas de las probetas de acero y aluminio y las anotamos en la tabla correspondiente, mas tarde nos explicaron como funciona la maquina y se procedió a la colocación de las probetas en la maquina dejando dos hilos por fuera en cada lado y se le aplica una pequeña carga asta que quedara completamente tesa. Después procedimos a aplicarle la carga y la toma de datos asta que se rompió la probeta, después que se rompiera la probeta se procedió a quitarla de la maquina y a tomarle las nuevas lecturas como el área por donde se rompió y el nuevo largo que obtuvo después de la ruptura y este mismo procedimiento se utilizo para la las dos probetas

1.5.2.5. Dibuje en papel milimetrado y en una misma gráfica, las curvas esfuerzo-deformación para cada uno de los materiales ensayados. Analícelas y compárelas.

1.5.2.6. Calcule la resistencia a la cedencia de cada uno de los materiales ensayados. Analice y compare.

Se calcula midiendo 0.002 en el eje x. se pasa un alinea paralela al eje y en al grafica esfuerzo-deformación y por donde corte es al cadencia del material.

1.5.2.7. Calcule la resistencia a la tensión de cada uno de los materiales ensayados. Analice y compare.

La última tensión que resistió el aluminio fue de 16288.8N y la ultima tensión que resistió el acero fue de 54093N

1.5.2.8. Calcule la ductilidad de cada uno de los materiales ensayados. Analice y compare.

• Aluminio:

% alargamiento = 100 * lb – l0 / l0

= 100 *17.23 – 14 / 14

% alargamiento = 23 mm

• Acero

% alargamiento = 100 * lb – l0 / l0

= 100 * 14.34 – 14 / 14

% alargamiento = 2.4285 mm

1.5.2.9. Calcule el módulo de elasticidad a cada uno de los materiales ensayados. Analice y compare.

• Aluminio:

P1 (0,0) P2 (2037.82, 0.0893)

m = 22.826 GPa

• Acero

P1 (0,0) P2 (10763.23, 0.0367)

m = 293.27 GPa

1.5.2.10. Compare los valores hallados para los módulos de elasticidad con los tabulados. Halle porcentaje de error y explique.

El porcentaje de error nos da mucho mayor porque las condiciones en que trabajamos no fueron las mas optimas para hacer el ensayo, no solo las condiciones sino también la forma en que se tomaron las medidas que fueron redondeadas y también en los cálculos que se redondeaban sin tener en cuenta los decimales y al comernos los decimales en cada calculo el porcentaje de error se va haciendo cada ves mayor.

1.5.2.11. ¿Qué clase de fractura presentaron los materiales ensayados?

Se presento una fractura simple en ambos materiales donde el material se dividió en dos partes como respuesta a una tensión que puede ser estática, constante o puede ir variando lentamente con el tiempo.

Nota: Los valores de las propiedades a determinar se deben calcular para cada una de las probetas ensayadas y luego obtener el promedio de acuerdo a la cantidad de probetas.

Tabla 1.1. Medidas de las probetas

Tabla 1.2 Material

ALUMINIO ACERO

6. Los tipos de cálculos que se manejaron fueron los siguientes:

   El cálculo para las áreas de las probetas del acero y la de aluminio

   

   

   Otro tipo de calculo fue el de pasar los datos de P que teníamos en psi pasarlos a N y para eso tenemos que multiplicar por 5.52 esta formula vale tanto para le acero como para el aluminio

   

   Ejemplo para el aluminio

   Otro calculo que se realizo fue para el esfuerzo; la formula es valida para los dos materiales

   El A es la sección transversal del material

   Ejemplo con un valor de P=2208N para el aluminio

   

   Otro tipo de cálculo es de deformación unitaria; la formula es valida para los dos materiales

   Donde Lo es igual a la longitud calibrada que esta entre las marcas de calibración

   Ejemplo con un valor de δ=30*10-2mm para el aluminio

   

   Otro cálculo es el que se hizo para hallar el modulo de elasticidad

   

7. CÁLCULOS TIPO.

   Con la realización del ensayo de tracción nos dimos cuenta del comportamiento de ciertos materiales como el acero y el aluminio, cuando estos son sometidos a una tensión. Por otra parte concluimos que el aluminio es más frágil que el acero. Y por ultimo los materiales no se rompieron por la mitad debido a la estructura del material.

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

9. BIBLIOGRAFÍA

• Mecánica de materiales: 3 edición
• Resistencia de materiales aplicada 3 edición

PRESENTADO POR:

Julio Mendoza

Arnold Suarez

Jaime Redondo

Manuel Maturana

Alberto Tapia

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR

CARTAGENA D.T. Y C.

Colombia

2006