Post on 26-Jul-2015
Fac. de Ingeniería
Univ. Autónoma del Caribe
Materiales de Ingeniería
Ensayos y Propiedades Mecánicas de los Materiales
Las Propiedades Mecánicas determinan
el comportamiento del material sometido a esfuerzo.
Por qué es importante conocer estas propiedades?
Los procesos de manufactura aplican esfuerzos para producir deformaciones
Introducción
Propiedades Mecánicas
Ductilidad
Maleabilidad
Resistencia
Dureza
Tenacidad
Existen ensayos que permiten determinar el comportamiento de un material ante la aplicación de una carga.
Tensión (tension test)
Dureza (hardness test)
Torsión (torsion test)
Fractura (fracture mechanics)
Fatiga (fatigue)
Impacto y fractura frágil (brittle
fracture and impact testing)
Composición
Microestructura
Ensayos Mecánicos
Ensayo de Tensión
Mide la resistencia
de un material a la
aplicación gradual
de una fuerza
tensora.
(c)2
003 B
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.
Ensayo de Tensión
Se coloca una probeta
estándar (0,505 pulg de
diámetro y longitud
calibrada de 2 pulg) en
una máquina de ensayo
consistente de dos
mordazas, una fija y otra
móvil. Se procede a
medir la carga mientras
se aplica el
desplazamiento de la
mordaza móvil.
Ensayo de Tensión
El Ensayo de tracción se
realiza bajo la norma
ASTM E-8 ASTM A 370,
o bien la norma
colombiana ICONTEC
4287.
Efecto de una fuerza sobre un sólido Esfuerzo
La magnitud del esfuerzo es directamente
proporcional a F e inversamente proporcional a A A
P
Esfuerzo y Deformación de Uso en Ingeniería
0
0
l
llnDeformació
A0: área sección transversal original
Io: distancia original entre marcas de calibración
I: distancia entre las marca después de aplicar la fuerza F
0A
FEsfuerzo
Esquema de probetas que se utilizan en el ensayo de tracción
Probetas Normalizadas
Diagrama Esfuerzo-Deformación
Curva Esfuerzo-Deformación para una aleación de aluminio
Curvas Esfuerzo-Deformación de algunos metales y aleaciones
Esfuerzo de Fluencia Convencional
• Módulo de elasticidad o módulo de Young (E): es el valor de la
pendiente de la parte recta del diagrama esfuerzo-deformación.
),( psiPaEε
σ=
Ley de Hooke
Es una medida de la
rigidez de un material
Módulo de Elasticidad
Tiene una estrecha relación con la energía de enlace atómico, por lo
tanto es mayor para materiales de punto de fusión alto.
Un alto módulo de elasticidad indica que se necesitan grandes fuerzas
para separar los átomos y producir la deformación elástica del metal.
mide la cantidad de deformación que puede resistir un material sin
romperse.
El % de elongación describe la deformación plástica permanente antes
de la falla.
La reducción porcentual del área describe la cantidad de adelgazamiento
que sufre la muestra durante el ensayo
100-
%
100-
%
0
0
0
0
xA
AAáreaenreducción
xL
LLelongaciónde
f
f
Ductilidad
Comportamiento dúctil y frágil
El comportamiento de los materiales bajo carga se puede clasificar
como dúctil o frágil según que el material muestre o no capacidad
para sufrir deformación plástica.
Esfuerzo Real y Deformación Real
A: área real a la que se aplica la
fuerza F
La expresión ln(A0/A) solo se
puede usar antes de comenzar la
formación de cuello.
Tension Real P
A
00
Deformacion Real lnl
l
dl l
l l
El efecto de la temperatura (a) sobre la curva esfuerzo-deformación
(b) sobre las propiedades de tensión de una aleación de aluminio
Variables que afectan a la curva de tensión:
Una varilla de suspensión debe resistir una fuerza aplicada de 45000 lbs.
Para garantizar un factor de seguridad suficiente, el esfuerzo máximo
permisible sobre la varilla se limita a 25000 psi. La varilla debe tener por
lo menos 150 pulg de largo, pero no debe deformarse elásticamente más
de 0,25 pulg al aplicar la fuerza. Diseñe la varilla apropiada.
Diseño de una varilla de suspensión