Laboratorio de Traccion

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

1. OBJETIVOS

Ser capaz de calcular los siguientes parámetros en un material a la vista de la gráfica fuerza-alargamiento.

a) esfuerzo de fluencia (Límite Elástico).

b) Resistencia a la Tracción.

c) Alargamiento a la Rotura.

d) Estricción a la Rotura.

Hallar las principales propiedades mecánicas tales como: módulo de elasticidad, resistencia máxima a la tensión, porcentaje de elongación a la fractura y el porcentaje de reducción en el área de fractura.

Entender el significado de los resultados y comprender el comportamiento de los materiales en la prueba de tracción.

Interpretar correctamente los datos obtenidos en el diagrama de esfuerzo -

deformación.

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2. FUNDAMENTO TEORICO

ENSAYO DE TRACIÓN

El ensayo de tracción consiste en someter una probeta de formas y dimensiones

determinadas a un esfuerzo de tracción en la dirección de su eje axial hasta romperlo

CURVA DE TRACIÓN

Figura N°1.- Grafico de la curva de ingeniería y real del ensayo de tracción.

4. Fmax = Fuerza máxima de tracción que soporta el material.

2. Fe = Límite elástico del material. Donde el material tiene un comportamiento

elástico.

3. Ff = Límite de fluencia. Es el inicio de la deformación plástica.

1. Fp= Límite de proporcionalidad

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ESFUERZO (σ )

Relación entre la fuerza uniaxial aplicada sobre un área determinada de una probeta o

elemento.

σ= FA

F: fuerza uniaxial

A: Área inicial

DEFORMACIÓN ()

Es el alargamiento unitario o deformación unitaria que experimenta el material

mientras es sometido a fuerzas de tracción. Se obtiene mediante la relación:

= ∆L/Lo

Donde ∆L es el alargamiento (mm) cuando soporta una fuerza de tracción y Lo es la

longitud inicial del material.

MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG (E)

Es el valor de la pendiente de la curva de deformación comprendida en la región

elástica, desde el puno inicial hasta el punto donde la curva comienza a desviarse de

la línea recta.

Esta dado por la relación:

E= σ❑= F .LA .∆ L

ESTRICIÓN (ѱ)

Es la disminución de la sección en la fractura de una probeta rota por tracción. Se

inicia inmediatamente después de la carga máxima produciendo deformación

localizada en la probeta formando lo que se llama cintura o ahusamiento en el

material.

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Se expresa en porcentajes y está dado por la ecuación siguiente:

ѱ= Ao−AfAo

.100

Dónde: Ao: área inicial

Af : Área final

El porcentaje de estricción es una medida de la ductilidad del metal y nos da una idea de la calidad del mismo.

3. EQUIPOS UTILIZADOS

Figura N°3.- Vernier

Figura N°2.- Equipo de ensayo

de tracción.

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FiguraN°4.Probetas normalizadas.

3. CURVAS OBTENIDAS EN EL ENSAYO DE TRACCIÓN

SAE1010 SAE1045

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COBRE ALUMINIO

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BRONCE

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4. RESULTADOS DEL ENSAYO DE TRACCION

Material Lo (mm) Do (mm) Ao (mm2)SAE 1010 25.4 5.6 24.6301SAE 1045 25.4 6.1 29.2247Cobre 25.4 6.6 34.2119Aluminio 25.4 6.1 29.2247Bronce 25.4 6.3 31.1725

SAE 1010 SAE 1045 Cobre Aluminio BronceLfinal (mm) 32.8 30.8 29.1 30.8 30.2

Dfinal (mm) 3.2 4.3 4.1 4.9 6.1

Afinal (mm2) 8.0425 14.5220 13.2025 18.8574 29.2247

Fmax (kg ) 1140 2770 1080 850 1540

Ff (kg ) 840 1737.5454 760.5634 698.2142 1092.9032

máx.(kg/mm2) 141.7474 190.7449 81.8024 45.0751 52.6952

fkgmm 34.1046 55.7398 26.0247 20.4085 37.3966

máx. 29.1339 21.2598 14.5669 21.2598 18.8976Ψ (%) 67.3469 53.4140 54.8240 44.8806 0

elastica 5.9592 4.2519 4.0464 2.3622 4.1995plástica 23.14748 17.0078 10.5205 18.6023 14.6981

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5. CUESTIONARIO

a) Cuantas veces más resiste el acero más resistente ensayado en comparación con elAl, Cu y el otro acero y que beneficios se puede obtener de esta observación

El SAE 1045 resiste más que el aluminio. Por consiguiente el SAE 1010 muestra una zona plástica la cual le permite absorber cierta cantidad de energía al choque.

b) Cuál de los materiales ensayados presenta mayor deformación plástica?

El SAE 1045 muestra una zona plástica más visible en comparación al aluminio, cobre y el bronce.

c) Cuál de los materiales ensayados presentó un mayor valor en su módulo de Young?

El que presentó mayor módulo de Young fue el acero SAE1045 con un valor de

25,71 kgmm2 esto nos indica que el acero es más rígido que los otros metales

ensayados.

d) Indique un ejemplo en el cual el módulo de elasticidad sea fundamental en la elección de un material para fabricación de un elemento mecánico determinado.

En el caso que se desea construir un muelle, se selecciona el acero pues tiene mayor modulo en comparación que el aluminio y el bronce; pero también tenemos que seleccionar que el acero no sea frágil sino dúctil, capaz de absorber energía de choque y además de mostrar cierta plasticidad para evitar la falla del muelle

e) Como se puede compensar la poca resistencia mecánica de un metal cuando tenga que ser elegido obligatoriamente para un requerimiento determinado?

Una manera para mejorar las propiedades del material es a través de un tratamiento térmico como es el temple, recocido y el revenido vistos en teoría.

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6. CONCLUSIONES

Determinamos experimentalmente las propiedades mecánicas de los materiales elasticidad, fluencia y rotura acompañaos de los cálculos respectivos.

Para obtener óptimos resultados en los ensayos de tracción, las probetas se deben someter a una fuerza axial.

Se concluye según las gráficas que el acero es mucho más dúctil que el aluminio y el bronce por eso es muy usado en los refuerzos de estructuras de concreto debido a que tienen buen comportamiento frente a la deformación.

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7. OBSERVACIONES

Se puede graduar la velocidad con el cual se aplica la carga, pero es

recomendable que la velocidad empleada no sea muy rápida ya que se

puede romper la probeta y los resultados obtenidos en el laboratorio no

serían los esperados. Como sucedió en el primer ensayo del aluminio.

Es recomendable que el alumno sepa manipular el pie de rey ya que

será usado en el laboratorio

Se recomienda estar preparado para el momento justo de la determinación de la carga máxima ya que este se indica a través del puntero que se encuentra en el indicador y por un lapso de tiempo.

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8. TEST DE COMPROBACION

a) ¿Cuándo se dice que un material está sometido a un esfuerzo de tracción?

Cuando el material es sometido a un esfuerzo en la dirección de su eje axial y este esfuerzo tiende a aumentar hasta romper al material.

b) ¿Qué es la fluencia?

Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. No todos los materiales presentan este fenómeno en cuyo caso la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara.

c) ¿Cómo se determina la fluencia en un material dúctil?

Puede determinarse durante la prueba de tensión, observando el indicador de carga. Después de aumentar continuamente la carga, se observa que cae súbitamente a un valor ligeramente inferior que se mantiene por algún tiempo mientras la probeta sigue alargándose. En un ensayo bien efectuado uno puede distinguir entre el punto de fluencia que corresponde a la carga alcanzada, justo antes de que empiece la fluencia, y el punto de fluencia más bajo que corresponde a la carga requerida para mantener la fluencia. Como el punto de fluencia superior es transitorio, debe usarse el punto de fluencia inferior para determinar la resistencia a la fluencia del material.

d) ¿Cómo se determina la fluencia en un material duro?

Ubicamos el punto en 0.2% ó en la gráfica se traza una paralela a la recta donde une a la curva es el punto de fluencia

e) ¿Qué aspecto presenta la fractura en un material dúctil?

Si el material es suficientemente dúctil, la zona de la fractura presenta el aspecto típico de un cráter, en donde se distinguen dos zonas perfectamente delimitadas; la primera corresponde a una zona fibrosa que forma un anillo en bisel y la segundad a una zona granular central plana y normal al eje de esfuerzo.

f) ¿Cómo se denomina a la capacidad que posee un material de absorber energía elásticamente y devolverla cuando se elimina la carga?

Resiliencia

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g) Cuanto mayor es el módulo de Young, que ocurre con la deformación elástica resultante de una tensión aplicada.

Los metales con alto módulo de elasticidad son relativamente rígidos y no se deforman fácilmente.

h) ¿Qué indica el hecho de que un material tenga un porcentaje de estricción alto?

Cuanto más alto es el porcentaje de estricción del material; el material será más dúctil .Por consiguiente en el caso del acero, que a medida que va siendo menos dúctil, este alcanza al final una rotura netamente frágil y por ello es evidente que desaparece la estricción.

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BIBLIOGRAFIA

Smith, W. F., Hashemi, J., Cadevall, M. C., & Roca, R. V. (2004). Ciencia e ingeniería de materiales. McGraw-Hill.

Askeland, D. R. (2001). Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Thomson-Paraninfo.

Anusavice, K. J. (2004). Phillips ciencia de los materiales dentales. Elsevier España.

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