SECRETARIA DE EDUCACIÓN PÚBLICA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECÁNICA Y ELECTRICA

ESIME CULHUACAN

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

ENSAYOS MECÁNICANOS DESTRUCTIVOS

PRÁCTICA 5

ENSAYO DE TRACCION (TENSION)

LABORATORIO DE ENSAYE DE MATERIALES

APUNTES PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE MECÁNICA DE MATERIALES I

GRUPO 4MV1

REALIZA: ENCISO MORENO LUIS ENRIQUE

PROFESOR: ING. JUAN FRANCISCO FORTIS ROA

FECHA: 25 DE JUNIO DE 2015

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INDICE

1. OBJETIVO

2. ALCANCE

3. DEFINICIONES

4. REFERENCIAS

5. CONCEPTOS TEÓRICOS

6. EQUIPO UTILIZADO Y PROGRAMAS DE COMPUTO DE APOYO

7. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA7.1. INTRUCCIONES PARA DESARROLLAR LA PRÁCTICA7.2. ANÁLISIS Y CÁLCULOS

8. CONCLUSIONES TÉCNICAS DE LA PRÁCTICA E INFORME DE RESULTADOS

9. BIBLIOGRAFIA

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

PRACTICA 5

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ENSAYO DE TRACCION1.- OBJETIVO

Que el alumno conozca la norma mexicana, los requerimientos del ensayo de dureza, los equipos o máquinas de dureza y aprenda a realizar los ensayos de Tracción sobre diferentes materiales.

Que los alumnos identifiquen con precisión, los puntos importantes para realizar ensayos de Tracción.

Que realicen ensayos de tracción en materiales metálicos ferrosos y no ferrosos, no metálicos y sintéticos.

2.- ALCANCE

La determinación de la resistencia a la tracción o esfuerzo a la tracción de los materiales, es de vital importancia en la Ingeniería Mecánica por la aplicación de la misma, en el diseño de elementos de máquina, elementos estructurales, piezas y componentes. Siendo el ensayo más generalizado por la caracterización de los materiales.

3.- DEFINICIONES

TracciónEnsayo de extensión de la probeta o muestra, aplicando dos fuerzas en sus extremos, de sentidos opuestos, hasta lograr su separación, en la zona central, la fuerza se aplica a baja velocidad pero constante, para que sea considerado como un ensayo estático

CargaValor de la fuerza aplicada a la muestra o probeta, por medios mecánicos, neumáticos, hidráulicos, servo hidráulicos, otros.

VelocidadAplicación de la carga a la muestra, con incrementos graduales y constantes y se expresa de la siguiente forma:

Kg / segundomm / segundo

Sección reducida de la probetaZona central de la probeta, donde se reduce la sección transversal para inducir la falla en esta zona. 4.- REFERENCIAS (documentos normativos)

Como normas de referencia se tienen las siguientes:

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Norma mexicana NMX-B-310Norma Americana ASTM-A-370Norma ISO equivalente

5.- DESARROLLO

5.1 CONCEPTOS TEORICOS

ORIGEN DE LA DETERMINACION DE DUREZA EN LOS MATERIALES

En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración de un indentador. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.

El interés de la determinación de la dureza en los aceros estriba en la correlación existente entre la dureza y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo más económico y rápido que el ensayo de tracción, por lo que su uso está muy extendido.

Hasta la aparición de la primera máquina Brinell para la determinación de la dureza, ésta se medía de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material más duro que se empleaba en los talleres.

Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:

Durómetro.

Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de wolframio. Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6 mm de espesor. Estima resistencia a tracción.

Dureza Knoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de señales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que se le ejerce una fuerza estándar.

Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella.

Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.

Dureza Rosiwal: Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la resistencia a la abrasión medias en pruebas de laboratorio y tomando como base el corindón con un valor de 1000.

Dureza Shore: Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor

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rebote-mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un método elástico, no de penetración como los otros.

Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2 mm de espesor.

Dureza Webster: Emplea máquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas de difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell

ESCALA DE DUREZA MOHS

La escala de Mohs ordena la dureza de diez minerales en función de su capacidad para rayar o ser rayados (siguiendo el principio de que los minerales de mayor dureza rayan a los de menor dureza). La escala está ordenada de forma ascendente situando en el número 1 al talco como mineral más blando y en el número 10 al diamante como el más duro; si bien esto no significa que el diamante sea 10 veces más duro que el talco (es una escala de dureza relativa, no proporcional).

(*) Ejemplo: El yeso (n.º 2 de la escala) raya al talco (n.º 1), pero a su vez es rayado por la calcita (n.º 3

La escala de Mohs se utiliza para determinar la dureza relativa de un mineral desconocido. ¿Cómo? Frotándolo contra los diferentes minerales de la escala. Si por ejemplo este mineral X es capaz de rayar al topacio (n.º 8), pero es rayado por el corindón (n.º9), tendrá una dureza relativa de entre 8 y 9 en la escala de Mohs.

CALIBRACION DE LOS EQUIPOS O MAQUINAS

El laboratorio de calibración dispone de la capacidad necesaria para calibrar cualquier durómetro Wilson. Este laboratorio suministra los bloques patrón original de Wilson Rockwell® y dispone de la mejor capacidad de medida de dureza en Norte América a excepción del NIST.

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Bloques patrón Rockwell y Conjuntos de Calibración

Los bloques de calibración Rockwell proporcionan la manera más fácil de comprobar la precisión de su durómetro en cualquier momento y realizarlo con regularidad está recomendado para todos los equipos. Comparando el valor de dureza marcado en el bloque con la que muestra su instrumento le alertará inmediatamente si su equipo precisa de ajustes. Según los requerimientos de la industria, los bloques patrón de Rockwell son fabricados y calibrados con extremo cuidado. En el tratamiento de la superficie se emplean las más novedosas tecnologías de pulido, los bloques Rockwell presentan una planitud de la superficie menor a 5 micro-pulgadas y la calibración se realiza una vez asegurada la planitud de la superficie de ensayo así como la de soporte.

Las máquinas Rockwell utilizadas en el Laboratorio Wilson para calibrar los bloques patrón cumplen con precisión los requisitos para la precarga, carga principal y medición de profundidad. La carga aplicada y la medición de profundidad disponen de trazabilidad con el NIST (National Institute of Standards and Technology). Los penetradores de diamante con tolerancia cero Brale® y los bloques patrón, son contrastados durante todo el proceso de calibración. Estos bloques patrón están disponibles en diferentes valores y escalas de dureza. Le recomendamos que cuando realice un pedido especifique la escala y valor de dureza similar a las que usted utiliza en sus mediciones.

Conjuntos de calibración

Para requerimientos más exigentes (incluyendo los estudios de dispersión SPC), tiene a su disposición los conjuntos de bloques patrón que contienen 2 o 3 bloques y un penetrador, todos ellos calibrados con una elevada uniformidad. Estos conjuntos de calibración proporcionan seguridad en las mediciones cuando existe duda acerca de las condiciones de un penetrador o bloque utilizado. Los conjuntos de calibración están disponibles para todas las escalas Rockwell.

6.- EQUIPO E INSTRUMENTOS UTILIZADOS

Equipo de Dureza Universal Shimadzu 5 toneladas AutographPrincipio electro-mecánico

Cuñas Pantalla de cristal Software Portaprobetas Etc

Calibrador Vernier o Pie de Rey

7.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

HOJA 7 DE 10

7.1.- DESCRIPCION DE CÓMO SE REALIZO LA PRÁCTICA

1. Se preparan los materiales así como los instrumentos a utilizar2. Se prepara la probeta, marcando el centro con un plumón para después del ensayo

medir el alargamiento que sufrió la probeta3. Se mide el centro de la probeta con el calibrador vernier para el alargamiento

inicial4. Se ajustan las mordazas y cuñas de la máquina y se coloca la probeta5. Se ajustan los parámetros en la máquina para realizar el ensayo, los cuales se

pueden controlar por medio de la pantalla de cristal que contiene la maquina6. Ahora procedemos a ajustar los parámetros necesarios en el software7. Una vez realizado esto se procede a comenzar el ensayo8. Una vez terminado el ensayo revisamos en la computadora la gráfica, así como la

fractura que se produjo en la probeta9. En la maquina obtenemos el alargamiento que se produjo y eso se lo sumamos al

alargamiento inicial para determinar el % de alargamiento10. Si se desea realizar nuevamente el ensayo, repítase los pasos del 2 al 9

7.2.- DATOS DE ENTRADA Y DE REALIZACIÓN DEL ENSAYO

3 probetas cilíndricas de 140 mm de largo x un espesor de 6 mm, divido en 3, 2 partes de 40 mm y en el centro de 60 mm desbastando aun diámetro de 4 mm

7.3.- CÁLCULOS

Nota: Los cálculos se encuentra en una hoja complementaria

7.5.- SECUENCIA FOTOGRAFICA DEL ENSAYO

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Esta fue la gráfica que se obtuvo de la probeta 1

En esta imagen se puede observar la probeta y sus especificaciones

En esta imagen podemos observar la pantalla de cristal de la máquina, mediante la cual se ajustan los parámetros para poder realizar el ensayo de tracción

En esta imagen se puede observar la gráfica que se obtuvo del ensayo de tracción que se le realizó a la probeta 2

HOJA 9 DE 10

Aquí se puede observar cómo debe ponerse la probeta, ajustándola con las cuñas y mordazas de la máquina para realizar el ensayo de tracción

En esta imagen se puede observar la fractura que sufrió la pieza, la cual debemos medir para poder calcular el % de alargamiento

8.- CONCLUSIONES TÉCNICAS DEL ENSAYO Y SUS RESULTADOS

Con esta práctica aunque fue demostrativa pudimos observar cómo se lleva acabo el ensayo de tracción, como se debe usar la maquina Shimadzu, esta práctica me pareció muy buena ya que pudimos tener contacto con una máquina que se usa hoy en día en la industria, con esta máquina se pueden realizar distintas pruebas ya que es una maquina universal, ojala se pudieran más pruebas, mejor dicho más prácticas en esta máquina, la cual nos ayudaría más en nuestra formación académica ya que como había dicho es una máquina que se usa en la industria, los resultados que se obtuvieron fueron los siguientes:

Los resultados se encuentran en una hoja complementaria

HOJA 10 DE 10

9.- BIBLIOGRAFÍA

Norma mexicana NMX-B-310Norma Americana ASTM-A-370Norma ISO equivalente

Wiscocil t. Clement/ Davis E. Harmer/Troxel E. George. Ensaye e inspección de los materiales.

REALIZO REVISO

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NOMBRE Y FIRMA DEL ALUMNO NOMBRE Y FIRMA DEL PROFESOR