UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERIA CIENCIAS FISICAS Y

MATEMATICA

CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

TEMA:

ENSAYO DE TRACCION EN METALES NO ACERADOS

ENSAYO N°5

NOMBRE:

ALEXIS JAVIER LEON TAPIA

PARALELO:

SEGUNDO

FECHA DE REALIZACION:

2015/11/28

FECHA DE ENTREGA:

2015/18/04

DIA Y HORA:

JUEVES/09:00

INTRODUCCION:

METALES NO FERROSOS

Los metales no ferrosos son aquellos en cuya composición no se encuentra el

hierro. Los más importantes son siete: cobre, zinc, plomo, estaño, aluminio,

níquel y magnesio. Hay otros elementos que con frecuencia se fusionan con ellos

para preparar aleaciones de importancia comercial. También hay alrededor de

15 metales menos importantes que tienen usos específicos en la industria. Los

metales no ferrosos se clasifican en tres grupos: Pesados: son aquellos cuya

densidad es igual o mayor de 5 kg/dm³. Ligeros: su densidad está comprendida

entre 2 y 5 kg/dm³. Ultraligeros: su densidad es menor de 2 kg/dm³

Materiales no ferrosos pesados

COBRE

Características: se encuentra en el cobre nativo, la calcopirita, la calcosina,

la malaquita y la cuprita; su densidad es de 8,9 kg/dm, su punto de fusión es de

1083 ºC, su resistencia de tracción es de 18 kg/mm²; es dúctil, manejable y posee

una alta conductividad eléctrica y térmica.

BRONCE

Es toda aleación metálica de cobre y estaño, además de otros metales,

exceptuando el zinc, que da lugar al latón, en la que el primero constituye su

base y el segundo aparece en una proporción del 3 al 20 %

Por su elevado calor específico, el mayor de todos los sólidos, se emplea en

aplicaciones de transferencia del calor.

Aplicaciones: Campanas, engranes, cables eléctricos, motores eléctricos.

Metales no ferrosos ligeros

ALUMINIO

Densidad es de 2,7 kg/dm³ -Punto de fusión es de 660 ºC -Muy ligero e inoxidable

-Buen conductor de electricidad y del calor. Aleaciones y aplicaciones: Al +Mg:

se emplea en la aeronáutica y automoción.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES:

Determinar las principales propiedades físicas y mecánicas en metales no

ferrosos cuando estos son sometidos a esfuerzos de tracción.

Interpretar los datos obtenidos mediante el análisis de diagrama esfuerzo

unitario vs deformación especifica.

Comparar las características del comportamiento entre las probetas

ensayadas y sus diferencias en función de los resultados obtenidos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Hallar su porcentaje de ductilidad, esfuerzo nominal y deformación

especifica lineal así como encontrar el módulo de elasticidad.

Identificar las zonas del diagrama debido al comportamiento del material,

así como sus límites correspondientes.

Investigar sobre las fallas de cada material de acuerdo a lo observado en

practica

MATERIALES Y EQUIPOS

MATERIALES:

Barra de Aluminio

Barra de Bronce

Barra de Cobre

EQUIPOS:

Máquina Universal 30 Ton.

Apreciación: ±1 Kg

Calibrador

Apreciación: ± 0.05mm

Deformimetro Lineal

Apreciación: ±𝟏 ∙ 𝟏𝟎−𝟐𝒎𝒎

PROCEDIMIENTO:

Procedemos a tomar medidas del diámetro y de las longitudes de medida de

cada varilla.

Comenzamos a realizar el ensayo de tracción, para esto colocamos la muestra

en la Maquina Universal, aplicamos la carga y leemos la deformaciones,

seguimos aplicando carga consecutivamente hasta que la muestra falle.

De igual manera procedemos con todas las varillas

Luego tomamos las medidas de los diámetros y longitudes finales de las

muestras ensayadas.

Con los datos obtenidos de carga y deformación, procedemos a realizar las

respectivas tablas de datos.

TABLA DE DATOS MATERIAL ALUMINIO

N

CARGA DEFORMACION AREA ESFUERZO DEFORMACION ESP.

P P

A

Kg N mm*mm Mpa mm/mm

1 0 0 0 38,48 0 0

2 200 1962 7 38,48 50,987526 0,000275591

3 400 3924 25 38,48 101,975052 0,000984252

4 600 5886 39 38,48 152,962578 0,001535433

5 730 7161,3 150 38,48 186,10447 0,005905512

6 710 6965,1 200 38,48 181,005717 0,007874016

7 760 7455,6 250 38,48 193,752599 0,00984252

8 760 7455,6 300 38,48 193,752599 0,011811024

9 770 7553,7 350 38,48 196,301975 0,013779528

10 770 7553,7 400 38,48 196,301975 0,015748031

11 770 7553,7 450 38,48 196,301975 0,017716535

12 790 7749,9 500 38,48 201,400728 0,019685039

13 790 7749,9 550 38,48 201,400728 0,021653543

14 790 7749,9 600 38,48 201,400728 0,023622047

15 800 7848 650 38,48 203,950104 0,025590551

16 810 7946,1 700 38,48 206,49948 0,027559055

17 820 8044,2 850 38,48 209,048857 0,033464567

18 820 8044,2 900 38,48 209,048857 0,035433071

19 820 8044,2 950 38,48 209,048857 0,037401575

20 820 8044,2 1000 38,48 209,048857 0,039370079

21 820 8044,2 1050 38,48 209,048857 0,041338583

22 820 8044,2 1100 38,48 209,048857 0,043307087

23 830 8142,3 1150 38,48 211,598233 0,045275591

24 830 8142,3 1200 38,48 211,598233 0,047244094

25 840 8240,4 1300 38,48 214,147609 0,051181102

26 840 8240,4 1350 38,48 214,147609 0,053149606

27 840 8240,4 1400 38,48 214,147609 0,05511811

28 840 8240,4 1450 38,48 214,147609 0,057086614

29 840 8240,4 1500 38,48 214,147609 0,059055118

30 840 8240,4 1550 38,48 214,147609 0,061023622

31 850 8338,5 1600 38,48 216,696985 0,062992126

32 850 8338,5 1650 38,48 216,696985 0,06496063

33 850 8338,5 1700 38,48 216,696985 0,066929134

34 850 8338,5 1750 38,48 216,696985 0,068897638

35 850 8338,5 1800 38,48 216,696985 0,070866142

36 850 8338,5 1850 38,48 216,696985 0,072834646

37 850 8338,5 1900 38,48 216,696985 0,07480315

38 850 8338,5 1950 38,48 216,696985 0,076771654

39 850 8338,5 2000 38,48 216,696985 0,078740157

40 850 8338,5 2050 38,48 216,696985 0,080708661

41 490 4806,9 2730 38,48 124,919439 0,107480315

∆ 𝜎 𝜀

1 ∙ 10−2𝑚𝑚

TABLA DE DATOS MATERIAL BRONCE

N

CARGA DEFORMACION AREA ESFUERZO DEFORMACION ESP.

P P

A

Kg N mm*mm Mpa mm/mm

1 0 0 0 28,27 0 0

2 200 1962 5 28,27 69,4021931 0,00019685

3 400 3924 21 28,27 138,804386 0,000826772

4 600 5886 35 28,27 208,206579 0,001377953

5 800 7848 52 28,27 277,608773 0,002047244

6 1000 9810 71 28,27 347,010966 0,002795276

7 1130 11085,3 150 28,27 392,122391 0,005905512

8 1160 11379,6 200 28,27 402,53272 0,007874016

9 1200 11772 250 28,27 416,413159 0,00984252

10 1240 12164,4 300 28,27 430,293597 0,011811024

11 1260 12360,6 350 28,27 437,233817 0,013779528

12 1280 12556,8 400 28,27 444,174036 0,015748031

13 1300 12753 450 28,27 451,114255 0,017716535

14 1310 12851,1 500 28,27 454,584365 0,019685039

15 1310 12851,1 550 28,27 454,584365 0,021653543

16 1320 12949,2 600 28,27 458,054475 0,023622047

17 1330 13047,3 650 28,27 461,524584 0,025590551

18 1340 13145,4 700 28,27 464,994694 0,027559055

19 1350 13243,5 750 28,27 468,464804 0,029527559

20 1350 13243,5 800 28,27 468,464804 0,031496063

21 1350 13243,5 850 28,27 468,464804 0,033464567

22 1370 13439,7 900 28,27 475,405023 0,035433071

23 1370 13439,7 950 28,27 475,405023 0,037401575

24 1380 13537,8 1000 28,27 478,875133 0,039370079

25 1380 13537,8 1050 28,27 478,875133 0,041338583

26 1390 13635,9 1100 28,27 482,345242 0,043307087

27 1400 13734 1150 28,27 485,815352 0,045275591

28 1400 13734 1200 28,27 485,815352 0,047244094

29 1400 13734 1250 28,27 485,815352 0,049212598

30 1400 13734 1300 28,27 485,815352 0,051181102

31 1410 13832,1 1350 28,27 489,285462 0,053149606

32 1420 13930,2 1400 28,27 492,755571 0,05511811

33 1420 13930,2 1450 28,27 492,755571 0,057086614

∆ 𝜎 𝜀

1 ∙ 10−2𝑚𝑚

TABLA DE DATOS MATERIAL COBRE

N

CARGA DEFORMACION AREA ESFUERZO DEFORMACION ESP.

P P A

Kg N mm*mm Mpa mm/mm

1 0 0 0 28,27 0 0

2 100 981 5 28,27 34,7010966 0,00019685

3 200 1962 11 28,27 69,4021931 0,000433071

4 400 3924 23 28,27 138,804386 0,000905512

5 600 5886 36 28,27 208,206579 0,001417323

6 800 7848 52 28,27 277,608773 0,002047244

7 1000 9810 74 28,27 347,010966 0,002913386

8 1160 11379,6 150 28,27 402,53272 0,005905512

9 1170 11477,7 200 28,27 406,00283 0,007874016

10 1030 10104,3 200 28,27 357,421295 0,007874016

∆ 𝜎 𝜀

1 ∙ 10−2𝑚𝑚

y = 102663x

0

50

100

150

200

250

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

Esd

ue

rzo

Un

itar

io

Deformacion especifica

(Aluminio) Diagrama Esfuerzo Unitario vs Deformacion Especifica

Limite de fluencia

Limite de elasticidad

Zona de fluencia

Zona de elasticidad

Zona de endurecimiento

Esfuerzo maximo

Esfuerzo de ruptura

Zona de ahorcamiento

y = 133575x

0

100

200

300

400

500

600

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Axi

s Ti

tle

Axis Title

(Bronce) Diagrama Esfuerzo Unitario vs Deformacion Especifica

Limite de elasticidad

Limite de fluencia

Esfuerzo de ruptura

Zona de fluencia

Zona de elasticidad

Zona de endurecimiento

y = 141591x

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009

Esfu

erzo

Un

itar

io

Deformacion Especifica

(Cobre) Diagrama Esfuerzo Unitario vs Deformacion Especifica

Zona de elasticidadZona de fluencia

Zona de endurecimiento

Limite de elasticidad

Limite de fluencia

Esfuerzo Maximo

Esfuerzo de ruptura

CALCULOS TIPICOS:

Para barra de Aluminio

Área de aplicación

A = πr2

A = π ∙ (3,5)2

A = 38,48mm2

Esfuerzo máximo

σmax = Pmax

A

σmax = 850 ∙ 9,81 N

38,48 mm2

σmax = 216.69 Mpa

Esfuerzo de ruptura

σ =P

A

σ = 490 ∙ 9,81 N

38,48 mm2

σ = 124.91 Mpa

Ductilidad

ε =∆l

L∙ 100

ε =27,3mm

254mm∙ 100

ε = 10.74 % > 5%

𝐸𝑠 𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑙

Estricción

e =Ao − Af

Ao∙ 100

e =38,48 − 16,62

38,48∙ 100

e = 56,81%

Módulo de elasticidad

E =∆σ

∆ε

E =152,96 Mpa

0,00153mmmm

E = 99973,85 Mpa

Para barra de Bronce

Área de aplicación

A = πr2

A = π ∙ (3)2

A = 28,27mm2

Esfuerzo máximo

σmax = Pmax

A

σmax = 1420 ∙ 9,81 N

28,27 mm2

σmax = 492,75 Mpa

σ =P

A

σ = 1420 ∙ 9,81 N

28,27 mm2

σ = 492,75 Mpa

Ductilidad

ε =∆l

L∙ 100

ε =14,5mm

254mm∙ 100

ε = 5,71 % > 5%

𝐸𝑠 𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑙

Estricción

e =Ao − Af

Ao∙ 100

e =28,27 − 16,62

28,27∙ 100

e = 41,21%

Módulo de elasticidad

E =∆σ

∆ε

E =347,01 Mpa

0,002795mmmm

E = 124153,84 Mpa

Para barra de Cobre

Área de aplicación

A = πr2

A = π ∙ (3)2

A = 28,27mm2

Esfuerzo máximo

σmax = Pmax

A

σmax = 1170 ∙ 9,81 N

28,27 mm2

σmax = 406 Mpa

Esfuerzo de ruptura

σ =P

A

σ = 1030 ∙ 9,81 N

28,27 mm2

σ = 357,42 Mpa

Ductilidad

ε =∆l

L∙ 100

ε =2mm

254mm∙ 100

ε = 0,787 % > 5%

𝑁𝑜 𝑒𝑠 𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑙

Estricción

e =Ao − Af

Ao∙ 100

e =28,27 − 5,31

28,27∙ 100

e = 81,21%

Módulo de elasticidad

E =∆σ

∆ε

E =208,21 Mpa

0,00141mmmm

E = 124153,84 Mpa

CONCLUSIONES:

CONCLUSIONES GENERALES:

El esfuerzo máximo del cobre 406 MPa y el bronce 492.75 MPa estos

materiales pertenecen al grupo de no ferrosos pesados y su esfuerzo es

notable, siendo el doble que del aluminio 216.69 MPa que es un material

no ferroso ligero.

Del aluminio se obtuvo que tiene ductilidad de 10.74% y el bronce 5.71%,

perteneciendo a los materiales cuya característica es de deformarse

considerablemente antes de llegar a la falla diferente al cobre que solo

tuvo 0.787 % siendo un material frágil pero de alta resistencia.

Para todos estos materiales se obtuvo su límite de fluencia mediante el

método de corrimiento 0.2% ya que no cumplen con la Ley de Hooke.

El porcentaje de estricción en cada material es muy notable el aluminio

con 56.81% para el bronce fue el 41.21% y el cobre 81.21% siendo el

material donde más disminuyo el área transversal por efecto de las cargas

sometidas y no poseer ductilidad. La barra de cobre también regreso a su

posición original, es decir su longitud de medida y longitud final fueron las

misas y por ende no hubo elongación en dicho material

CONCLUSIONES ESPECÍFICAS:

En el caso del aluminio y el bronce la fractura dúctil comienza con la

formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la zona de

ahorcamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro

de la muestra y se propaga hacia la superficie en dirección perpendicular

a la tensión aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia

su dirección a 45° con respecto al eje de tensión y resulta una fractura de

cono y embudo.

Para el cobre la fractura frágil tiene lugar sin una apreciable deformación

y debido a una rápida propagación de una grieta. Normalmente ocurre a

lo largo de planos cristalográficos específicos denominados planos de

fractura que son perpendiculares a la tensión aplicada.

RECOMENDACIONES:

Se debe tratar de tomar las medidas de forma exacta y precisa para

disminuir el error en la práctica por ser datos de laboratorio

BIBLIOGRAFIA:

http://www.monografias.com/trabajos46/fracturas-mecanicas/fracturas

mecanicas2.shtml

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm02/fcm2_2.html

ANEXOS:

Falla de la probeta de aluminio

Falla de la probeta de bronce

Falla de la probeta de cobre

Probetas antes de ser ensayadas