Lectura 2
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LECTURA SELECCIONADA No 2:
PROPIEDADES Y EXPERIMENTOS DE TRACCIN
Un cuerpo se encuentra sometido a traccin simple cuando sobre sus
secciones transversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas
y de modo de tender a producir su alargamiento.
Figura N 40. Traccin de elemento lineal
Fuente: SHAMES, Irving. Introduccin a la Mecnica de Slidos (1979-2005)
Por las condiciones de ensayo, el de traccin esttica es el que mejor determina
las propiedades mecnicas de los metales, o sea aquella que definen sus
caractersticas de resistencia y deformabilidad. Permite obtener, bajo un estado
simple de tensin, el lmite de elasticidad o el que lo reemplace prcticamente,
la carga mxima y la consiguiente resistencia esttica, en base a cuyos valores
se fijan los de las tensiones admisibles o de proyecto y mediante el empleo de
medios empricos se puede conocer, el comportamiento del material sometidos a
otro tipo de solicitaciones (fatiga, dureza, etc.).
Cuando la probeta se encuentra bajo un esfuerzo esttico de traccin simple a
medida que aumenta la carga, se estudia esta en relacin con las deformaciones
que produce. Estos grficos, permiten deducir sus puntos y zonas
caractersticas revisten gran importancia, dicho grfico se obtiene directamente
de la mquina.
Figura N 41. Elasticidad
Fuente: HIBBELER, Russell Charles. Mecnica de Materiales (2007)
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Un caso tpico es el diagrama que nos presenta el grfico de un acero dctil
indicado en la figura, en donde el eje de las ordenadas corresponde a las
cargas y el de las a b s c i s a s al de las deformaciones longitudinales o
alargamientos en milmetros.
A. Periodo elstico
Se observa en el diagrama que el comienzo, desde el punto O hasta el A,
est representado por una recta que nos pone de manifiesto la proporcionalidad
entre los alargamientos y las cargas que lo producen (Ley de Hooke). Dentro de
este periodo y proporcionalmente hasta el punto A, los aceros presentan la
particularidad de que la barra retoma su longitud inicial al cesar la aplicacin
de la carga, por lo que recibe indistintamente el nombre de periodo de
proporcionalidad o elstico.
B. Zona de alargamiento seudoelstico
Para el limite proporcional se presentan un pequeo tramo ligeramente curvo
AB, que puede confundirse prcticamente con la recta inicial, en el que los
alargamientos elsticos se les suma una muy pequea deformacin que
presenta registro no lineal en el diagrama de ensayo. La deformacin
experimentada desde el limite proporcional al B no solo alcanza a valores muy
largos, si no que fundamentalmente es recuperable en el tiempo, por lo que a
este punto del diagrama se lo denomina limite elstico o aparente o superior
de fluencia.
C. Zona de fluencia o escurrimiento
El punto B marca el inicio de oscilaciones o pequeos avances y retrocesos
de la carga con relativa importante deformacin permanente del material. Las
oscilaciones en este periodo denotan que la fluencia no se produce simultnea
mente en todo el material, por lo que las cargas se incrementan en forma
alternada, fenmeno que se repite hasta el escurrimiento es total y nos permite
distinguir los lmites superiores de fluencia. El lmite elstico aparente puede alcanzar valores de hasta el 10 al 15 % mayores que el lmite final de fluencia.
D. Zona de alargamiento homogneo en toda la probeta.
Ms all del punto final de fluencia C, las cargas vuelven a incrementarse
y los alargamientos se hacen ms notables, es decir que ingresa en el
perodo de las grandes deformaciones, las que son uniformes en todas las
probetas hasta llegar a D, por disminuir, en igual valor en toda la longitud del
material, la dimensin lineal transversal. El final de perodo de alargamiento
homogneo queda determinado por la carga mxima, a partir de la cual la
deformacin se localiza en una determinada zona de la probeta, provocando
un estrechamiento de las secciones que la llevan a la rotura, al perodo DE
se lo denomina de estriccin. En la zona plstica se produce, por efecto de la
deformacin, un proceso de endurecimiento, conocido con el nombre de acritud , que hace que al alcanzar el esfuerzo la resistencia del metal, ste al deformarse adquiere ms capacidad de carga, lo que se manifiesta en el grfico hasta el
punto D.
E. Zona de estriccin
En el perodo de estriccin, la acritud, si bien subsiste, no puede compensar la
rpida disminucin de algunas secciones transversales, producindose un
descenso de la carga hasta la fractura.
1. PROBETAS PARA TRACCION
Las probetas para los ensayos de traccin pueden ser: industriales o calibradas;
estas ltimas, se emplean en experiencias ms rigurosas y adoptan formas
perfectamente cilndricas o prismticas, con extremos ensanchados, no solo para
facilitar su sujecin en la mquina de ensayo, sino para asegurar la rotura
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dentro del largo calibrado de menor seccin; en la cual se marcan los
denominados Puntos fijos de referencia a una distancia inicial preestablecida (lo), que permitir despus de la fractura, juntando los trozos, determinar la
longitud final entre ellos (L).
Estos hechos han motivado la normalizacin de la longitud inicial, estipulndose
que dos o ms ensayos pueden compararse en sus alargamientos, si las
probetas son geomtricamente semejantes, lo que se logra cuando lo es
proporcional al dimetro o raz cuadrada de la seccin. O sea que los ensayos
sobre probetas distintas resultan comparables si se cumple que la ley de
semejanza.
El grfico de la probeta de traccin a utilizar es segn la norma IRAM
Figura N 42. Probeta de traccin
Fuente: HIBBELER, Russell Charles. Mecnica de Materiales (2007)
2. MAQUINA DE ENSAYO
La siguiente es una foto de la maquina utilizada para realizar el ensayo de
traccin, en la cual vemos el dial que nos marca la cargas, el diagramador y el
sistema donde se realiza el ensayo con la probeta colocada.
Figura N 43. Maquina antigua de ensayo
Fuente: SHAMES, Irving. Introduccin a la Mecnica de Slidos (1979-2005)
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3. MODO Y TIEMPO DE APLICACION DE LAS CARGAS
La carga debe aplicarse de tal manera que el esfuerzo resulte uniformemente
destruido sobre la seccin transversal del material.
Tratndose de ensayos estticos el incremento de carga se efecta en forma
muy lenta, para evitar los efectos de las fuerzas de inercia, velocidad que se
fija segn las normas y materiales, adoptndose generalmente una variacin
de 0,1 Kgf/mm y por segundo aproximadamente hasta alcanzar el lmite de
fluencia, a partir del cual puede llegarse como mximo a 50 Kgf/mm por minuto.
Resulta de gran importancia la velocidad de la aplicacin de la carga de ensayo,
pues su incremento produce un retraso en la aparicin de las deformaciones
plsticas y un aumento de la resistencia del material. Si las cargas se aplican
en forma extremadamente lentas se obtiene una disminucin del lmite de
fluencia y un aumento de la resistencia, aunque a expensas de la ductilidad,
que disminuye considerablemente.