I.
INTRODUCCIÓN
En muchas ocasiones en el estudio de materiales se hace necesario conocer las cargas que son capaces de soportar diferentes materiales. Uno de los procedimientos que se realizan para llevar a cabo este estudio es el ensayo de tracción. Este ensayo corresponde a medir la carga mientras se realiza un esfuerzo sobre una probeta de un material especificado cuyas propiedades conocemos de antemano.
Los resultados de estos ensayos permiten evaluar que material será el utilizado en cada situación que se presente, por esto es muy importante la rigurosidad en el tratamiento de los datos y de los resultados obtenidos. A continuac continuación ión se presenta presenta el análisis realizado realizado para materiales materiales metálicos metálicos diferentes diferentes con !nfasis en sus propiedades f"sicas estudiadas durante este curso.
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III. OBJETIVOS
Establecer las caracter"sticas básicas de materiales de uso cotidiano #acero y aluminio$ a trav!s de la prueba de tracción basada en la grafica de #esfuerzo. deformación$ resultante.
A. Específicos: %onocer los criterios a tener en cuenta a la hora de seleccionar ensayos para la caracterización de metales y aleaciones. %onocer las definiciones y m!todos com&nmente utilizados y aprobados por la A'() para el ensayo de tracción. *bservar el comportamiento de los materiales al aplicársele una carga. +econocer el tipo de material por medio de la gráfica esfuerzo deformación, tensión desplazamiento.
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II. MARCO TEORICO
A. Ley de Hooke: ara un material cuya curva tensión deformación, resulta evidente que la relación entre tensión y deformación es lineal para los valores relativamente ba-os de la deformación. Esta relación lineal entre el alargamiento y la fuerza aial que lo produce fue observada por primera vez por sir +obert /oo0e en 1234 y lleva el nombre de ley de /oo0e. or tanto, para describir esta zona inicial del comportamiento del material, se puede escribir5 σ=Eє donde E representa la pendiente de la parte recta de la curva tensión deformación
B. Módulo de Elasticidad La cantidad E, es decir, la relación de la tensión unitaria a la deformación unitaria se suele llamar modulo de elasticidad del material en tracción o, modulo de 6oung. En los manuales aparecen tabulados los valores de E para diversos materiales usados en la ingenier"a. %omo la deformación unitaria є es un numero abstracto #relación entre dos longitudes$ es evidente que E tiene las mismas unidades que la tensión, por e-emplo, 0g7cm. ara muchos de los materiales Usados en la ingenier"a el modulo de elasticidad en compresión es casi igual al contra"do en tracción. /ay que tener en cuenta que el comportamiento de los materiales ba-o una carga, tal como de estudia en este tema, se limita a esa región lineal de la curva tensión8deformación.
C. Limite Elástico La ordenada de un punto que casi coincide con se conoce por l"mite elástico, esto es, la tensión máima que puede producirse durante un ensayo de (racción simple de muchos materiales son casi id!nticos los valores num!ricos del l"mite elástico y del l"mite de proporcionalidad, por lo que a veces se %onsideran sinónimos. En los casos en que es notoria la diferencia, el l"mite elástico es casi siempre mayor que el de proporcionalidad.
D. Limite de proporcionalidad
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A la ordenada del punto se le conoce por l"mite de proporcionalidad, esto es, la máima tensión que se puede producir durante un ensayo de tracción 'imple de modo que la tensión sea función lineal de la deformación. ar un material que tenga la curva tensión8 deformación no eiste l"mite de proporcionalidad.
E. tras Definiciones Ensayo de tracción : Es el ensayo que consiste en aplicar a la probeta, en dirección aial, un esfuerzo de tracción creciente y que es generalmente hasta la rotura, con el fin de determinar varias propiedades mecánicas vistas en este informe.
!ensión: 9ntensidad en un punto de un cuerpo de las fuerzas internas o de sus componentes que act&an en un plano dado a trav!s de un punto.
"ro#eta: (rozo o porción de material etra"do del producto metálico por ensayar, debidamente preparado seg&n las especificaciones de esta norma y las variaciones indicadas en la norma particular del producto, puede ser longitudinal, transversal, un producto si preparación especial o traba-ado seg&n Especificaciones.
Car$a: :uerza aplicada en cualquier instante del ensayo. Límite de fluencia : 'i durante el ensayo se observa una ca"da de la carga, la tensión correspondiente al valor más alto de dicha carga se denomina ;l"mite superior de fluencia;, análogamente para la tensión menor se denomina ;l"mite inferior de fluencia;.
Alar$amiento permanente porcentual:
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%esistencia má&ima a la tracción : 'e considera como el esfuerzo más alto a la tensión que puede resistir el material antes de romperse. 'in embargo, para el caso de la curva del acero d&ctil, el esfuerzo parece que se reduce a un valor más peque>o en el unto de fractura. La ca"da en el esfuerzo aparece antes del punto de fractura es un mecanismo causado por la
estricción
reducción en el área de la sección transversal de la probeta d&ctil. %esistencia especifica : 'e define como la +esistencia dividida entre la densidad.
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o
IV.CALCULOS
•
robeta 15
)aterial5 Aluminio. (ipo5 latina de sección reducida. ?imensiones5 @.2 cm@,2 cm2.B cm. Esfuerzo de ruptura aluminio5 C4 )a. σ =
F
F =σ ∗ AST
AST
F =248
N mm
∗6
2
mm∗6 mm
F =8.9 kN •
robeta 5
)aterial5 Acero. (ipo5 latina de sección reducida. ?imensiones5 @.2 cm@,2 cm2.B cm. Esfuerzo de ruptura acero5 C@@ )a.
σ =
F
F =σ ∗ AST
AST N
F =400
2
∗6 mm∗6 mm
mm
F =14.4 kN •
robeta D5
)aterial5 Aluminio. (ipo5 latina sin sección reducida. ?imensiones5 @.2 cm1. cm@cm. Esfuerzo de ruptura aluminio5 C4 )a. σ =
F AST
F =σ ∗ AST
6
F =248
N mm
∗6
2
mm∗19 mm
F =28.3 kN
•
robeta C5
)aterial5 Acero. (ipo5 latina sin sección reducida. ?imensiones5 @.2 cm1. cm@ cm. Esfuerzo de ruptura aluminio5 C@@ )a. σ =
F
F =σ ∗ AST
AST N
F =400
2
∗6
mm∗19 mm
mm
F =45.6 kN •
robeta B5
)aterial5 Aluminio. (ipo5 %il"ndrica con sección reducida. ?imensiones5 dF1.C cm2.B cm. Esfuerzo de ruptura aluminio5 C4 )a. σ =
F
F =σ ∗ AST
AST
F =248
N mm
(
∗
2
π ∗14 mm 4
2
) F =38.2 kN
•
robeta 25
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)aterial5 Aluminio. (ipo5 %il"ndrica sin sección reducida. ?imensiones5 dF1. cm@ cm. Esfuerzo de ruptura aluminio5 C4 )a. σ
F
F =σ ∗ AST
AST
F =248
N mm
2
(
∗
2
π ∗12 mm 4
)
F =28 kN
G+A:9%A' #esfuerzo vs deformación$
robeta 15
robeta 5
robeta D5
robeta C5
robeta B5
robeta 25
8
G+A:9%A' #fuerza vs
alargamiento$
robeta 15
robeta 5
9
robeta D5
robeta C5
robeta B5 robeta 25
(abla de resultados5
?iámetro o espesor (ipo de material
Hp
Hf
Hr
@.2 cm @.2 cm
I)paJ 13.4
I)paJ 1.B
I)paJ DD@4.D
Aluminio @.2 cm@.2 cm
.
C.4
D44D.D
Acero @.2 cm1. cm
14.1
14.2
[email protected]
Aluminio @.2 cm1. cm
D.4
DD.1
C2244.3
Acero dF 1.C cm
C.B3B
C.2
[email protected]
Aluminio dF 1. cm
[email protected]@
D1.2B
DCD3.12
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Aluminio
%onclusiones5
%oncluimos satisfactoriamente la eperiencia pues se cumplen los ob-etivos. )ás espec"ficamente logramos caracterizar cada uno de los materiales seg&n los antecedentes y que estos concordaran con los resultados obtenidos.
(ambi!n que los cálculos teóricos no concuerdan perfectamente con la practica ya que hay factores que afectan los eperimentos, y para los cálculos ser tienen condiciones ideales que -amás van a eistir.
Además se logra dar solución a las principales interrogantes sobre la forma en que están los datos y el porqu! de su variación con los datos esperados. 'in dudas uno de los puntos más fruct"feros del informe es la de la consecuencia de los resultados con lo visto en clases ya que es de las me-ores formas que se tienen para comprender de manera t!cnica como sucede, en el cotidiano, el tratamiento y comportamiento del material. 11
:inamente podemos comprender emp"ricamente la diferencia entre los tipos de fracturas y por qu! ciertos materiales sufren tales fracturas.
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