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

roo

ks/

Co

le, a

div

isio

n o

f T

ho

mso

n L

earn

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Inc.

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ense

.

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