Práctica 2

del laboratorio: Ensayo tracción

PRÁCTICA 2

ENSAYO TRACCIÓN

Hecho por: Francisco Javier Imaz Lorente

FECHA: 29/11/2013

Curso: 2º de ingeniería electrónica

Asignatura: Ciencia de los materiales

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INTRODUCIÓN

El ensayo de tracción consiste en someter una probeta de forma y dimensiones determinadas a un esfuerzo de tracción en la dirección del eje hasta la fractura.

Con este ensayo se busca medir la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente, en este caso el material que vamos a utilizar es un acero F-114. La velocidad de

deformación suelen ser muy pequeñas del orden de 10−4 a 10−2 s−1

MATERIALES

El material que vamos a utilizar es un acero F-114: Se trata de un acero al carbono de uso

general, es utilizado para piezas con una resistencia media de 650-800N /mm2en estado

bonificado, es apto para el temple superficial, este tipo de material suele suministrarse en bruto como laminación, aunque es posible encontrar formas cilíndricas

REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA

Nuestro ensayo lo realizaremos con dos probetas diferentes, una cilíndrica y otra de chapa.

Probeta cilíndrica

Comenzaremos por realizar las medidas necesarias de nuestra probeta cilíndrica:

φ=10 mmL=99mmL0=k √S0=8 ,16⋅√ π⋅52=72 ,32mm

Según la norma UNE-EN 10002-1, k = 11,2; pero nosotros utilizaremos en el laboratorio k=8,16

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Una vez conocidas las medidas de la probeta, debemos prepararla para realizar el ensayo. Debemos marcar la distancia L0 tal como indica la figura, la distancia desde la cabeza de la probeta hasta L0 se calcula de la siguiente manera.

D=L−L02

=99−72,322

=13 ,5 mm

Para que el ensayo sea mas sencillo, elegiremos D=13.

Una vez calculada la distancia hasta L0, debemos dividir L0 en 10 partes iguales para luego poder comprobar por donde rompe la probeta tras realizar el ensayo.

Cuando la probeta este lista, debemos colocarla en la maquina ajustándola con unos adaptadores circulares y se pondrá un bolígrafo y papel milimetrado para obtener el diagrama de fuerza-alargamiento de nuestro ensayo.

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Cuando se realice el ensayo y la probeta se haya roto, en el papel milimetrado habrá dibujada una grafica y en el medidor aparecerá la fuerza que ha sido necesaria para romper la probeta.

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Tal como nos indicaba el medidor la fuerza necesaria para romper la probeta a sido de 3300 Kp.

Observamos por cual de las linar señaladas anteriormente ha roto nuestra probeta y a partir de ese dato podremos realizar los cálculos oportunos.

Lo ideal hubiese sido que se rompiese por el centro, pero no ha sido así. Entonces debemos realizar la siguiente formula para poder calcular el alargamiento que ha sufrido la probeta.

A (%)=dxy+dy { z '+dy { z ' '−L0L0

¿⋅100¿

Para llegar a esta formula debemos saber si la rotura es par o impar, para ello se deben restar al numero de divisiones totales (N=10), las divisiones que hay entre x e y, que en nuestro caso es n=1 división. Por lo que la resta sale 9 y nuestra rotura es impar.

Las marcasZ' y Z' 'se calcular a partir de formulas.

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Z'=

N−n−12

=10−5−12

=2 divisiones

Z' '=N−n+12

=10−5+12

=3 divisiones

El resultado se mide a partir de Y.

Una vez marcados los puntos medimos las distancias y aplicamos la formula.

dxy=45 mmdy { z '=15 mm

¿dy { z ' '=23 mm¿ ¿A (% )=dxy+dy { z '+dy { z ' '−L0

L0¿⋅100=45+15+23−72 ,32

72,32⋅100=14 .76% ¿ ¿¿

Una vez calculado el alargamiento, el siguiente paso es calcular la estricción a través de la siguiente formula.

El radio después de la rotura es de 3 mm.

Z (% )=S0−S f

S0⋅100=

π (52−32 )π⋅52

⋅100=64%

También debemos calcular la el esfuerzo a la tracción.

σ=Fmax

S0=3300

π⋅52=42 ,01 Kp /mm2

Por ultimo es necesario medir la elasticidad, para ello utilizaremos la grafica que hemos obtenido en el ensayo.

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El eje X se calcula a partir del alargamiento, 15+23+45−72 ,32=10.68 mm y en la grafica hay 57 divisiones, por lo que cada división vale:

div X=10 .68/57=0 ,193 mm

En el eje Y también debemos calcular las divisiones, por lo que se sabe que la fuerza máxima es de 3300 Kp, y en la grafica esta divida en 40 divisiones, por lo que cada división vale:

divY=3300 /40=82 ,5 Kp

Para calcular el límite elástico, que es el punto B en la grafica, debemos contar las divisiones que hay hasta ese punto, y sabemos que son 27divisiones. Por lo que el limite elástico es de

LE=27⋅82 ,5=2227 .5 Kp

También debemos calcular el puto de rotura, que en la grafica es el punto F, para ello contamos las divisiones que hay hasta ese punto, y sabemos que son 36 divisiones, por lo que el punto de rotura es:

F=36⋅82 ,5=2970 Kp

Una vez calculado esto, procederemos a calcular la elasticidad:

E

F A1

S0ΔLA 1

L0

=

10⋅82 ,5π⋅52

2⋅0 ,19372 ,32

=1968 .046

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Probeta de Chapa

Para comenzar el ensayo con la probeta de chapa debemos medir todas sus dimensiones

L=100 mmL0=80mme=1 .5 mmb=18 mm

Donde e es el espesor, b es la altura, y L0 según la norma de la pag 24.

Como en la probeta cilíndrica ahora debemos calcular la distancia que tiene que haber entre la cabeza de la probeta de chapa y L0.

d=L−L02

=100−802

=10 mm

Ahora debemos dividir L0 en 10 partes igual, como en la probeta cilíndrica. Y colocaremos la probeta de chapa en la maquina, el papel milimetrado y el medidor para poder comenzar el ensayo.

Tras finalizar el ensayo, el medidor marca una fuerza máxima de 800 Kp cando la probeta ha roto.

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De nuevo se puede observar que no se ha roto por el centro, por lo que la formula para calcular el alargamiento será la siguiente.

A(% )=L0 ´−L0

L0

Para llegar a esta formula debemos saber si la rotura es par o impar, para ello se deben restar al numero de divisiones totales (N=10), las divisiones que hay entre x e y, que en nuestro caso es n=2 divisiones. Por lo que la resta sale 8 y nuestra rotura es par.

Ahora nuestra Z se calcula como:

Z=N−n2

=82=4 divisiones

Con todo esto ya podemos medir las distancias para calcular el alargamiento

dxy=45 mmdyz=23 mm

A(% )=120−8080

⋅100=50%

Una vez calculado el alargamiento, el siguiente paso es calcular la estricción, pero en la probeta plana no tiene estricción

También debemos calcular la el esfuerzo a la tracción.

σ=Fmax

S0=80027

=29 .63 Kp /mm2

Por ultimo es necesario medir la elasticidad, para ello utilizaremos la grafica que hemos obtenido en el ensayo.

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El eje X se calcula a partir del alargamiento, 120−80=40 mm y en la gráfica hay 63 divisiones, por lo que cada división vale:

div X=40/63=0 ,635mm

En el eje Y también debemos calcular las divisiones, por lo que se sabe que la fuerza máxima es de 800 Kp, y en la gráfica está divida en 18 divisiones, por lo que cada división vale:

divY=800/18=44 .44 Kp

Para calcular el límite elástico, que es el punto B en la grafica, debemos contar las divisiones que hay hasta ese punto, y sabemos que son 13 divisiones. Por lo que el limite elástico es de

LE=13⋅44 .44=577 .77 Kp

También debemos calcular el puto de rotura, que en la grafica es el punto F, para ello contamos las divisiones que hay hasta ese punto, y sabemos que son 18 divisiones, por lo que el punto de rotura es:

F=18⋅44 .44=799 .92 Kp

Una vez calculado esto, procederemos a calcular la elasticidad:

E

F A1

S0ΔLA 1

L0

=

10⋅44 .4427

2⋅0 ,63580

=1036 .85

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