INFORME DE LABORATORIO

Nombre:

Curso y numero de sección: Ciencia de Mat PL107, Jueves 9:30 a 11:30

Número y título de experimento Experimento No. 2, Determinación de la resistencia mecánica a la tracción de los materiales

Profesor: Ing. Grace Vera Paute

Fecha de experimento: Junio 18 del 2015

Fecha de presentación: 1 de Julio, 2015

Resumen

En esta práctica se determinó la resistencia mecánica que posee los distintos tipos de materiales, donde se observó el comportamiento de dos materiales: varilla de acero corrugado y poliestireno de alto impacto, cuando fueron sometidos a un esfuerzo de tracción. Con el uso de las maquinas universales de ensayo correspondiente a cada material se observó que iban a tener diferentes resultados por el largo de la máquina, el cual se comprobó después del ensayo.

En la máquina de ensayo universal de 600 KN se colocó el acero corrugado, el cual primeramente se lo midió, y se observó en el software provisto por la máquina, como se fue dibujando la gráfica esfuerzo vs. Tensión, donde no se observaron cambios hasta que llego a la zona de estricción, donde después de llegar a su máximo punto de estiramiento se empezó a observar como en un punto del acero disminuía su diámetro, el cual pocos momentos después se parte. Se procedió a medirlo nuevamente y se constata que su longitud aumento comparado con su longitud original debido al esfuerzo de tracción sobre éste.

En la máquina de ensayo universal de 10 KN se colocó el poliestireno de alto impacto, material con el cual se realizaron dos ensayos a diferentes velocidades. El primer ensayo con velocidad a 5 mm/s y el segundo con velocidad de 500 mm/min, que siendo el mismo material no produjeron la misma curva de esfuerzo deformación, que tenían la misma forma pero con la diferencia que la de 5 mm/s tenia mayor alcance, es decir, el momento de fractura lo alcanzo con mayor tensión y mayor tiempo que la de 500 mm/min.

Enfoque Experimental

En esta práctica se utilizaron dos equipos debido a los dos materiales distintos: Máquina universal de ensayo 600 KN (marca: Shimadzu, modelo: UH-600KN, serie: 10313751) el cual se lo emplea específicamente para realizar ensayos a materiales metálicos, y la Máquina universal de ensayo 10 KN (marca: Shimadzu, modelo: AG-15 10KN, serie: 346-51961-01) el cual es empleada específicamente para realizar ensayos a polímeros. Estos ensayos fueron realizados bajo normas, donde el acero corrugado fue bajo la norma INEN 109 y el poliestireno de alto impacto fue bajo la norma ASTM D 638.

En el primer ensayo se utiliza la probeta de acero, cuya longitud medida fue de 550 mm y la longitud calibrada 200 mm, con un diámetro de 20 mm. La velocidad del ensayo fue de 8.5 MPa con una capacidad de carga máxima de 300 KN. Se realizó el ensayo y la longitud calibrada final fue de 342 mm. Este resultado muestra la deformación plástica que sufrió y se estiro 142 mm. Como vemos en la figura se observa la diferencia en sus longitudes.

En el segundo ensayo se utiliza la probeta de poliestireno de alto impacto, pero se realizan dos pruebas para observar el comportamiento a distintas velocidades. Según el gráfico y lo que se observaría en la práctica, su forma es parecida pero con la diferencia que el gráfico de una es más grande que la otra, esto quiere decir, que una de ellas llego antes al punto de fractura y esta es la que tuvo mayor velocidad de ensayo (50 mm/min), por lo que tendría una menor deformación que la de menor velocidad (5 mm/min).

Análisis de Resultado

En este ensayo se utilizó la probeta de acero, la cual como observamos en la gráfica se pueden obtener que el esfuerzo de fluencia es aproximadamente a 359 MPa. Se observa claramente el esfuerzo de fluencia, donde conocemos que la deformación passa de ser elástica a ser plástica, quiere decir, que pasado esta si dejábamos de efectuar esfuerzo quedaría deformado y no volvería a su longitud original, y sigue así hasta llegar al esfuerzo máximo, que aproximadamente se ve que es de 510 Mpa.

Figura 1.1. Ensayo con el acero

Y de ahí llega a la zona de estricción donde empieza a observarse una reducción del diámetro en un punto hasta que se fractura (foto 1.1.) y queda partida en dos. La comparamos con una probeta con su longitud original y se observó la deformación que sufrió (foto 1.2.).

En el ensayo de la probeta de poliestireno de alto impacto se lo realiza dos veces pero a distinta velocidad. Se observa la diferencia en el gráfico Esfuerzo vs. Tensión quer se muestra, como el de menor velocidad (50 mm/min) al tener más tiempo para permitir a sus moléculas reubicarse, alcanza un esfuerzo de fluencia más grande, es decir, no llega tan rápidamente al punto donde cambia su deformación elástica a plástica por lo que se empieza a deformar perdiendo su longitud original más después del que fue a mayor velocidad (500/min).

Figura 1.2. Ensayo con el poliestireno de alto impacto

Conclusiones

Todos los materiales se comportan diferente es una reacción, y aun si es el mismo material sus propiedades mecánicas cambian por las condiciones en que esté el material, como la velocidad del ensayo, la temperatura, la deformación plástica producida por el esfuerzo de tracción.

Referencias

http://www.monografias.com/trabajos72/diagrama-esfuerzo-deformacion/diagrama-esfuerzo-deformacion2.shtml

Adjunto

Foto 1.1. Sección reducida de la probeta Foto 1.2. Comparación de longitud

Cuestionario

1) ¿Varia el módulo tensil?El módulo tensil no varía si se encuentra en la zona elástica pero si llega a la zona elástica no vuelve a su longitud original y deja de ser lineal, como en la práctica llegamos al punto de fractura entonces su módulo tensil varía.

2) ¿Varia o no el esfuerzo máximo y porque?El esfuerzo máximo varía dependiendo de la velocidad de ensayo como vemos lo que sucede con la probeta de poliestireno de alto impacto, que si se varía la velocidad cambia la gráfica y por lo tanto cambia que el que va con mayor velocidad llega al punto de fractura más rápido y con menos deformación, lo que lleva a que tengo un esfuerzo menor comparado con el que fue de menor velocidad. Se debe a que al ser tan rápido no dio tiempo a las moléculas a reubicarse en los espacios vacíos que se formaban cuando se iba deformando la probeta por causa del esfuerzo.

3) ¿Varia la tenacidad y porque?La tenacidad es una propiedad mecánica, la cual consiste en la resistencia del material al impacto. La tenacidad varía dependiendo del material

4) ¿Dónde ocurre la estricción? (Cuál es la diferencia con la estricción que ocurre en un metal)La estricción ocurre después de pasar por el punto de esfuerzo máximo, donde empieza a haber una reducción en el diámetro donde ocurrirá la fractura.

5) ¿Porque una parte de la probeta tiene una sección reducida?Esto se debe a lo que sucede en la estricción. Donde se ubica que se producirá la fractura, es decir, por donde se partirá en dos la probeta.

Ejercicios post-laboratorio:

Se desea fabricar una cinta métrica que deberá soportar una fuerza de 50N para procesos de medición y calibración. ¿Cuál de los materiales ensayados Ud. seleccionaría para fabricar dicha cinta?, y ¿por qué?

Seleccionaría el de la línea color rojo, debido a que tiene hasta los 50 N tiene la menor deformación sufrida comparada con las otras por lo que esta sería más exacta ya que soporta esta fuerza con la más mínima deformación.

50

Def (mm)

Fuerza (N)

0.05mm