Practica de tension

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Instituto Tecnológico de Tlalnepantla.

Departamento de Metal Mecánica.

Laboratorio de Ingeniería Mecánica.

Sección: ENSAYOS DESTRUCTIVOS.

Practica Nº 3

Ensayo de Tensión

http://rostrorodriguez2007.blogspot.com/

Alumno: Rostro Rodríguez Ernesto Joel.

Profesor: Ing. José Enrique Márquez Eloiza.

Grupo 1

Fecha de realización: 7 de Abril del 2011

Fecha de entrega: 14 de Abril del 2011

Periodo escolar Enero-Junio 2011

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ÍNDICE PAGINAS

CONSIDERACIONES 3

TEÓRICAS…………………………………..………………………

PROCEDIMIENTO DEL 9

ENSAYO……………………………………………………......………………

EQUIPO 11

UTILIZADO………………………...……….……………………….………….

NORMAS UTILIZADAS 11 11

DIBUJO DE LA 12

MAQUINA……………………………………………….………………….…..

DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL 13

ENSAYO…………………………….……………………….…………

DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL 14

ENSAYO………………………………………………………………….……

TABLA DE 15

DATOS………………….…………………………………………….………..

CÁLCULOS 11 16

TABLA DE 17

RESULTADOS

GRAFICAS 11 17

CUESTIONARIO 11 19

CONCLUSIONES 22

BIBLIOGRAFÍA 23

3 CONSIDERACIONES TEÓRICAS

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos para

medir su comportamiento en distintas situaciones. El ensayo destructivo más importante es

el ensayo de tracción, en donde se coloca una probeta en una máquina de ensayo

consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se

aplica el desplazamiento de la mordaza móvil. Un esquema de la máquina de ensayo de

tracción se muestra en la siguiente figura

Figura 1 maquina de Ensayo de Tensión

La máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga aplicada, las máquinas poseen un plotter que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leída.


Figura 2 muestra el gráfico obtenido en una máquina de ensayo de tracción para un acero.

Curva Fuerza-Deformación de un Acero. Las curvas tienen una primera parte lineal llamada zona elástica, en donde la probeta se comporta como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitud inicial. Se tiene entonces que en la zona elástica se cumple: F = K (L - L0) F: fuerza K: Cte. del resorte L: longitud bajo carga L0: longitud inicial Cuando la curva se desvía de la recta inicial, el material alcanza el punto de fluencia,

desde aquí el material comienza a adquirir una deformación permanente. A partir de este punto, si se quita la carga la probeta quedaría más larga que al principio. Deja de ser válida nuestra fórmula F = K (L - L0) y se define que ha comenzado la zona plástica del ensayo de tracción. El valor límite entre la zona elástica y la zona plástica es el punto de fluencia

(yield point) y la fuerza que lo produjo la designamos como: F = Fyp (yield point)

5

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a un máximo en F = Fmáx. Entre F = Fyp y F = Fmáx la probeta se alarga en forma permanente y

repartida, a lo largo de toda su longitud. En F = Fmáx la probeta muestra su punto débil, concentrando la deformación en una zona en la cual se forma un cuello. La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al

adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura.

La figura 3 muestra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luego de la ruptura.

Para expresar la resistencia en términos independientes del tamaño de la probeta, se dividen las cargas por la sección transversal inicial Ao , obteniéndose:

Resistencia a la fluencia:

syp =

Fyp

A0


Resistencia a la tracción:

sult =

Fmáx

A0

Obs:

syp = Re

sult = Rm (en alguna literatura)

Unidades: Kg/mm2 o Mpa o Kpsi

Considerando una probeta cilíndrica

Ao = ( )

La figura 4 ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iníciales

necesarias.

Figura 4


Analizando las probetas después de rotas, es posible medir dos parámetros: El alargamiento

final Lf (Figura 5) y el diámetro final Df , que nos dará el área final Af .

Figura 5

Estos parámetros se expresan como porcentaje de reducción de área %RA y porcentaje de alargamiento entre marcas %D L:

% RA= x 100 % D L = x 100. Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen la ductilidad del material, que es la capacidad para fluir, es decir, la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse. La fragilidad se define como la negación de la ductilidad. Un material poco dúctil es frágil. La Figura 6 permite visualizar estos dos conceptos gráficamente.

Figura 6


El área bajo la curva fuerza - desplazamiento (F versus D L) representa la energía disipada durante el ensayo, es decir la cantidad de energía que la probeta alcanzó a resistir. A mayor energía, el material es más tenaz. A partir de los valores obtenidos en el gráfico Fuerza-Desplazamiento, se puede obtener la curva Esfuerzo-Deformación s - e . El esfuerzo s , que tiene unidades de fuerza partido por área, ha sido definido anteriormente, la deformación unidimensional:

En la Figura 7 se presenta un ejemplo del gráfico Esfuerzo-Deformación de un acero.

Figura 7 En la zona elástica se cumple: s = E. e E: Módulo de Elasticidad = 2,1. 106 (Kg / cm2)

Pero, s = y e = con lo que queda

= E y definitivamente,

F = (Lf - L0 ) en donde la "constante de resorte" K = .

Fig. a Fig. b Fig. c Fig. d Fig. e

Fig.f Fig. g Fig. h Fig. i

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SUBDIRECCION ACADEMICA INGENIERIA MECATRONICA

INTEGRACION DE SISTEMAS DE MANUFACTURA INDUSTRIAL MECANICA DE MATERIALES

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Reviso

Ing. Márquez Eloiza José Enrique Realizo

Rostro Rodríguez Ernesto Joel

Procedimiento del Ensayo

_____________________ _________________________ Rostro Rodríguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique

14 DE ABRIL DEL 2011

Paso 1

Se anotan las medidas correspondientes iníciales a la probeta a ensayar (fig. a)

Se le hacen las marcas a la probeta para ver en el término del ensayo hasta que medida termino. (fig. b)

Paso 2

Se prepara la máquina de ensayo y se colocan los aditamentos correspondientes para sujetar la probeta (Fig. c) Se procede a bajar la maquina para que sujete la probeta (fig. d) de la manera correcta señalada por el profesor tal y como se muestra utilizando una escuedra para comprobar que esta lo mas recta pocible. (Fig. e)

Paso 3 Antes de comenzar nuestro ensayo procederemos a colocar una hoja de papel milimétrico en la parte destinada a ello en la parte frontal de la maquina (Fig. f) y un indicador de caratula correctamente calibrado en la parte inferior de la maquinaria (fig. g)

Paso 4 Ya bien sujeta la probeta y el papel milimétrico correctamente colocado tanto con los sujetadores superiores e inferiores (fig. h) se procede a darle carga a la maquina (10000 kg) (fig. i)

Fig. j Fig. k

Fig. l Fig. m

Fig.n

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Reviso

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Rostro Rodríguez Ernesto Joel

Procedimiento del Ensayo

_____________________ _________________________ Rostro Rodríguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique

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Paso 5 Cuando la maquina es puesta en marcha el indicador de caratula antes mencionado es puesto a cero (fig. j) para tomar sus medidas cada 500 kg de carga (fig. k)

Paso 6 Mientras la carga va en aumento veremos como la probeta se estira poco a poco (fig. l) Mientras a su vez en la hoja milimétrica que colocamos en la maquina se va reflejando la grafica correspondiente a la deformación que esta recibiendo la probeta (fig. m)

Paso 7 Conforme el tiempo y la carga aumentan la probeta terminara por fracturarse (fig. n), enseñándonos su carga máxima, tipo de fractura y grafica de deformación Se sacan nuevas medidas para ver cuál fue su alargamiento (ya que las marcas de nuestra probeta hechas al principio de el ensayo fueron imposibles de divisar debido al alargamiento sufrido por el ensayo este paso será omitido)

11 EQUIPO UTILIZADO

EQUIPO UTILIZADO

Vernier:

Para tomar las medidas de las probetas con las que

se realizara el ensayo

Probeta Estandarizada

Hechas de un acero 10 45

Indicador de caratula (Extensómetro) Para medir la deformación q afecta a nuestra probeta

Graficadora de la Maquina

Nos muestra la grafica que se va creando conforme la carga aumenta

12 Normas Utilizadas Y Dibujo de la Maquina

Norma empleada.

ASTM E8 / E8M - 09

ASTM E8 / E8M - 09 Métodos de Prueba Estándar para Pruebas de Tensión de

Materiales Metálicos

DIBUJO DE LA MAQUINA

13 DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYO

DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYO

Longitud inicial: 148.46mm

Diámetro inicial: 12.7mm

Marcas iníciales: 50.8mm

Ancho de la copa: 19mm

14 DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYO

DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYO

Longitud Final: ¿?

Diámetro Final: ¿?

Marcas Finales: ¿?

15 TABLA DE DATOS

TABLA DE DATOS

load (kg) cm^2 δ(mm)

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000

16 CALCULOS

CALCULOS

Esfuerzo de cedencia.

Pi/Ao= 5300/1.13 = 4690.26 kg/

Esfuerzo máximo.

Pmax / Ao = 7190 / 1.13 = 6362.83 kg/

Modulo de elasticidad (acero)

E= 2100000 kg/

Porcentaje de alargamiento.

((Lf – Lo) / Lo) 100

Porcentaje de reducción de Área.

((Ao – Af ) / Ao) 100

Modulo de Resilencia.

((4690.26) (6362.83)) / 2 = 14921663.52 kg-cm/

17 TABLA DE RESULTADOS Y GRAFICAS

TABLA DE RESULTADOS

La carga máxima fue de 7640 Kg (74872 N) y en 5040 kg la probeta sufrió la fractura

GRAFICAS

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

cm^2

LOAD kg

load (kg) cm^2 δ(mm)

500 0.012321 1.11

1000 0.037636 1.94

1500 0.067081 2.59

2000 0.101761 3.19

2500 0.152881 3.91

3000 0.195364 4.42

3500 0.264196 5.14

4000 0.335241 5.79

4500 0.423801 6.51

5000 0.5476 7.4

5500 0.7225 8.5

6000 0.931225 9.65

6500 1.218816 11.04

7000 1.643524 12.82

7500 2.405601 15.51

8000 3.330625 18.25

8500 0 0

9000 0 0

9500 0 0

10000 0 0

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SUBDIRECCIÓN ACADEMICA MECÁNICA DE MATERIALES

PERIODO ENERO-JUNIO 2011

Realizo: Rostro Rodríguez Ernesto Joel

Reviso: Ing. Márquez Eloiza José Enrique

CUESTIONARIO DEL ENSAYO DE TENSION 1.- De acuerdo a las fracturas por tensión ordene y mencione como se clasifican: 2.-Mencione y grafique las características del diagrama esfuerzo– desplazamiento 3.-Coloque los tipos de mordazas para ensayos de tensión. 4.-Mencione y enumere las propiedades mecánicas para el ensayo de tensión. 5.- Explique brevemente el siguiente diagrama: 6. Mencione las habilidades obtenidas durante el desarrollo de la práctica. 7.-Explique las características del control del ensayo de tensión 8.-Mencione realizando un mapa conceptual las aplicaciones a nivel industrial el ensayo de tensión. 9.-Mencione y coloque los tipos de extensómetros para las lecturas del desplazamiento. 10.- Conceptualice las ventajas y desventajas en el uso y aplicación del ensayo según la norma ASTM E-8.

ENSAYO DE TENSION

________________________ . ________________________

Rostro Rodríguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique

a) b) c) d) e) f)

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CUESTIONARIO

1. a) Cortadura plana y Granulosa

b) Cono cráter y sedoso c) Parcialmente cono, cráter y sedoso d) Fractura de Estrella e) Irregular, fibrosa f) Cono, cráter y sedoso (probeta plana)

2. Las partes que constituyen a el diagrama esfuerzo-deformación son: Zona elástica, Zona plástica, Ruptura (o factura), carga máxima y limite de proporcionalidad

3. Mordazas cuneiformes para ensayos de tensión de metales

4. a) Esfuerzo de cedencia

b) Esfuerzo máximo c) Modulo elasticidad d) Porcentaje de alargamiento e) Porcentaje de reducción de área f) Modulo de resistencia g) Modulo de tenacidad

5. Este diagrama nos muestra con facilidad las propiedades mecánicas de los materiales como es el esfuerzo unitario y deformación unitaria

6. Gracias a este ensayo se nos enseño el uso adecuado de la maquinaria de este tipo así como su

previa preparación para realizar un ensayo satisfactorio con el menor porcentaje de error posible

7. El control

8.

9. Extensómetros mecánicos

Extensómetros con reloj indicador Extensómetros para deformaciones laterales Extensómetros Huggenberger Extensómetros eléctricos Extensómetros electrónicos Extensómetros acústicos Extensómetros ópticos

21

10. Los ensayos de tensión de proporcionar información sobre la resistencia y ductilidad de los materiales bajo tensión uniaxial subraya. Esta información puede ser útil en las comparaciones de los materiales, el desarrollo de aleación, control de calidad y diseño en determinadas circunstancias. Los resultados de las pruebas de tensión de las muestras a máquina a las dimensiones estándar de las porciones seleccionadas de una parte o totalmente el material no puede representar las propiedades de resistencia y ductilidad de todo el producto terminado o de su comportamiento en servicio en diferentes ambientes. Estos métodos de ensayo se considera satisfactorio para las pruebas de aceptación de los envíos comerciales. Los métodos de ensayo se han utilizado ampliamente en el comercio para este fin. Estos métodos de ensayo cubren la prueba de tensión de los materiales metálicos en cualquier forma a temperatura ambiente, en particular, los métodos de determinación del límite elástico, alargamiento límite de elasticidad, resistencia a la tracción, el alargamiento, y la reducción de la superficie. El medidor de longitud de los especímenes más redonda se requieren para ser 4D de E8 y 5D para E8M. La longitud de calibre es la diferencia más significativa entre E8 y E8M prueba ejemplares muestras de prueba a partir de la metalurgia de polvos (P / M) los materiales están exentos de este requisito por acuerdo de toda la industria para mantener la presión de la materia a una zona específica y la densidad proyectada . Las excepciones a las disposiciones de estos métodos de ensayo puede necesitar ser hecho en las especificaciones individuales o métodos de ensayo para una materia determinada. Para ejemplos, ver Métodos de ensayo y definiciones A370 y métodos de prueba B557 , y B557M . La temperatura ambiente, se considerará que ser de 10 a 38 ° C [50 a 100 ° F] a menos que se especifique lo contrario. Los valores indicados en unidades SI deben ser considerados como algo separado de las unidades de pulgadas libra. Los valores indicados en cada sistema no son exactamente equivalentes, por lo que cada sistema debe ser utilizado independientemente del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en la no conformidad con la norma. Todos estos puntos nos proporcionan confianza ya que los datos obtenidos por el ensayo de tensión serán mas confiables si se cumplen al pie de la letra todos los requerimientos utilizados

22 CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

En este ensayo nos queda claras varias características de los materiales en las cuales

destaca el conocimiento de la carga máxima, los puntos elásticos, proporcionalidad y la

fractura asi como otros datos como el modulo de resistencia, etc.

En el procedimiento de la practica y gracias a nuestro profesor se nos fue proporcionados

todos los datos necesarios para realizar una practica segura para los alumnos y confiable

con respecto a los datos anotados conforme la carga aumentaba

Estos conocimientos nos servirán en el futuro ya que seguimos acumulando conocimientos

que tal vez no consideramos importantes pero al fin y al cao todas las experiencias son

buenas para aplicarlas en la industria en el momento indicado

23 Bibliografía

Bibliografía

Ciencia e Ingeniería de los materiales Autor: Askceland Donald

Ciencia e Ingeniería de los materiales: estructura, propiedades y fractura Autor: Toledano, Mar. Editorial: Tórculo

Mecánica de materiales: 3 edición

Resistencia de materiales aplicada 3 edición

Practica de tension

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