ENSAYO DE TRACCIN

2014UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAENSAYO DE TRACCIN

Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso ClimticoENSAYO DE TRACCINPRIMER LABORATORIO

INTEGRANTES:Pretell Alvarez, Aroldo Roberto 20042590EChavez Chavez, Jhonatan 20131044FCasazola Ninantay, Ray Bryan 20132650gSanabria Barzola, Luis Alberto 20130311K25 de Abril del 2014, Rmac, LimaFECHA:REALIZACIN: 27/03/14ENTREGA: 25/04/14FACULTAD: Facultad de Ingeniera Mecnica CURSOS: Ciencia de los Materiales (MC112)PROFESOR: Gutirrez Jave, EdmundoSECCIN: AUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

NDICE

1. Introduccin......3

2. Fundamento Terico......4

3. Desarrollo del ensayo......7

A. Identificacin de mquinas, equipos, instrumentos, herramientas, material necesario y miscelneo utilizados .......7

B. Descripcin del procedimiento ..8

C. Datos, clculos y tabulaciones ..10

D. Grficos......20

4. Conclusiones y recomendaciones......20

5. Bibliografa......21

6. Anexos y apndices......21

ENSAYO DE TRACCIN

1. IntroduccinEl ensayo de traccin en un experiencia realizada recurrentemente para conocer las propiedades de los metales como: esfuerzo de ingeniera, deformacin de ingeniera, esfuerzo real, deformacin real, mdulo de elasticidad, resilencia, tenacidad, estriccin, esfuerzo de fluencia, esfuerzo mximo, esfuerzo de rotura, entre otros y as determinar el tipo de material conveniente a utilizar.En esta oportunidad obtendremos las propiedades de cinco metales, aluminio, cobre, bronce, acero SAE1010 y acero SAE1045 y observaremos las diferentes propiedades de ellos.

Palabras ClaveEsfuerzoDeformacinTenacidadCurva de IngenieraCurva Real

2. Fundamento TericoENSAYO DE TRACCINPara poder determinar la fuerza o carga mxima que puede soportar cierto material, se realizan diversas pruebas para medir su comportamiento en distintas situaciones. Es por ello que iniciaremos con el estudio del ensayo de traccin que es el ms importante, ya que nos permite obtener informacin sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseo y tambin nos brinda cierto criterio de seleccin de un material para una determinada aplicacin.El ensayo de traccin de un material consiste en someter a una probeta normalizada realizada con dicho material a un esfuerzo axial de traccin creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. A continuacin se muestra un esquema grafico de la mquina de traccin.

FIGURA 1Luego de una breve introduccin pasaremos a revisar de manera breve algunos conceptos importantes para un mayor entendimiento del tema:Deformacin elstica. La deformacin elstica es una deformacin no permanente. El material recupera completamente sus caractersticas inciales de dimensin al retirarse la carga. La regin elstica de la curva tensin deformacin es el tramo lineal inicial.Elasticidad. Es la propiedad de un material en virtud de la cual las deformaciones causadas por la aplicacin de una fuerza desaparecen cuando cesa la accin de la fuerza. Todos los materiales metlicos tienen una combinacin de comportamiento elstico y plstico en mayor o menor proporcin.Lmite de proporcionalidad. Valor de la tensin por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada. Modulo de Young. El modulo de elasticidad o modulo de Young es un parmetro que caracteriza el comportamiento de un material elstico, segn en la direccin en que se aplica una fuerza. No suele calcularse el modulo de Young, para pruebas con el mismo material (como por ejemplo el acero) ya que es caracterstico del mismo, porque aunque todas las variedades de un mismo material tienen el mismo modulo de elasticidad; sus resistencias pueden ser muy diferentes.

: [Pa]

EsfuerzoDeformacionFIGURA 2

Lmite de fluencia. Valor de la tensin que soporta la probeta en el momento de producirse el fenmeno de la cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la zona de transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento apreciable de la carga aplicada. Lmite elstico. Le limite elstico as definido, representa la tensin necesaria para producir esa pequea deformacin permanente. El lmite elstico tiene un significado prctico ms amplio. Representa la resistencia del metal a la deformacin permanente y tambin indica la facilidad con la que el material puede ser conformado mediante las operaciones de laminado y estirado.Esfuerzo unitario. Puede ser definido como la fuerza interna por la unidad de rea de una seccin de unin. Hay dos tipos de esfuerzos. Esfuerzos normales los cuales actan en perpendicular a las secciones en estudio y pueden ser de tensin o compresin dependiendo de sus tendencias a alargar o acortar el material sobre el cual acta.Deformacin. La deformacin es el cambio en el tamao o forma de un cuerpo debido a la aplicacin de una o ms fuerzas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatacin trmica.Deformacin total. La deformacin total es el cambio total de la longitud en el elemento y esta definido como L.Deformacin unitaria. Se define como el cambio de longitud por unidad de longitud y esta definido como .

Donde: : deformacin unitaria (mm/mm) L: deformacin total LO: longitud inicial en mm.

Alargamiento de una rotura. Es el incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posicin esta normalizada y se expresa en tanto por ciento. Esta cantidad nos da una idea de la ductilidad del material.

Estriccin. Es la reduccin de la seccin que se produce en la zona de la rotura. A continuacin se muestra una ecuacin matemtica que nos permite hallar la recuperacin elstica expresada en tanto por ciento.

Deformacin elstica. la deformacin de las relaciones entre esfuerzo y deformacin le formulo Datsko. Este investigador describe la regin del diagrama esfuerzo-deformacin con valores reales mediante la ecuacin:

Donde: = Esfuerzo real

= Coeficiente de resistencia o de endurecimiento por deformacin

= Deformacin plstica real

3. Desarrollo del ensayoA. Identificacin de mquinas, equipos, instrumentos, herramientas, material necesario y miscelneo utilizados.

Figura 1 - Mquina Amsler

Figura 2 - Vernier

Figura 3 - Probetas de aluminio, cobre, bronce, SAE1010 y SAE1045

B. Descripcin del procedimiento.Las probetas empleadas son generalmente barras de seccin regular y constante, casi siempre circulares. Sus extremidades son de mayor seccin para facilitar la fijacin de la probeta a la maquina que ha de producir el esfuerzo de traccin.Para realizar un buen laboratorio concerniente al ensayo de traccin se deben seguir los siguientes pasos:1. Se comienza a tomar las medidas iniciales de la probeta con ayuda del Vernier. Para que la medicin se haga ms sencilla, se hace una marcacin en los extremos de la longitud inicial igual a 25mm.

2. Se prepara la mquina AMSLER; para ello se colocan dos soportes en los extremos de la probeta, para luego calibrar la escala de la carga.

3. Luego se coloca una hoja de papel en un compartimiento diseado para ello, que es parte de la maquina, al igual que un lpiz o lapicero, que se encargara de dibujar cierta curva que representara la grafica de la carga vs. la elongacin.

4. Inicializado la experiencia, se puede observar que en cierta parte de la maquina hay un medidor de carga, el cual consta de dos agujas, una roja y una negra.La aguja roja indica el valor de la carga mxima que puede soportar dicho material, mientras que la aguja negra determina la carga instantnea de la probeta.

5. Despus de ocurrido la ruptura de la probeta, de un determinado material, se debe tomar inmediatamente las medidas longitudinal y transversal, es decir la longitud final y el dimetro de la zona de ruptura de dicha probeta.

6. Por ltimo, se deben realizar todos los pasos anteriores utilizando las dems probetas.

C. Datos, clculos y tabulaciones.Tabla 1 - Datos de LaboratorioMaterialAluminioCobreBronceSAE1010SAE1045

D0 (mm)6.496.496.306.236.536.666.296.296.206.20

L0 (mm)25.425.425.425.425.4

Carga de Fluencia (Kg)630-113012301560

Carga Mxima (Kg)6901110163016802510

Carga de Rotura (Kg)-600-1350-

Lf (mm)30.3630.1232.3433.9630.85

Df (mm)3.282.833.544.93.684.26

1) Hacer el clculo para cada material y tabular lo siguiente:Esfuerzo de ingeniera, deformacin de ingeniera, esfuerzo real y deformacin real.

Tabla 2 - Aluminio, datos tabuladosMATERIAL ALUMINIO

NF(Kg)l (mm)inging (kg/mm2)realreal (kg/mm2)

1181.2710.5410.0215.4800.0215.596

2394.7030.8120.03211.9310.03112.313

3630.0001.1720.04619.0440.04519.923

4643.2201.5780.06219.4440.06020.652

5675.3811.8940.07520.4160.07221.938

6690.0002.3000.09120.8580.08722.746

7675.3812.7050.10720.4160.10122.591

8657.8393.0660.12119.8860.11422.286

9619.8313.6070.14218.7370.13321.398

10584.7463.9680.15617.6760.14520.438

11494.1104.5090.17814.9360.16317.588

12394.7034.9600.19511.9310.17814.261

Tabla 3 - Cobre, datos tabuladosMATERIAL COBRE

NF(Kg)l (mm)inging (kg/mm2)realreal (kg/mm2)

1372.9840.5900.02311.2750.02311.537

2596.7740.7870.03118.0400.03118.598

3895.1611.0620.04227.0600.04128.191

41050.3231.1800.04631.7500.04533.225

51110.0001.2590.05033.5540.04835.217

61080.1611.6520.06532.6520.06334.776

71044.3551.9270.07631.5700.07333.965

8987.6612.3210.09129.8560.08732.584

9939.9192.5570.10128.4130.09631.273

10889.1942.7930.11026.8790.10429.835

11805.6453.1470.12424.3540.11727.371

12710.1613.5400.13921.4670.13024.459

13671.3713.8550.15220.2950.14123.375

14600.0004.7200.18618.1370.17021.508

Tabla 4 - Bronce, datos tabuladosMATERIAL BRONCE

NF(Kg)l (mm)inging (kg/mm2)realreal (kg/mm2)

1478.5320.4930.01914.4650.01914.746

21061.7431.1500.04532.0950.04433.548

31130.0001.1910.04734.1590.04635.760

41241.1931.6020.06337.5200.06139.885

51372.7892.2590.08941.4980.08545.188

61462.5143.0800.12144.2100.11449.571

71531.3034.0240.15846.2890.14753.624

81585.1384.7220.18647.9170.17156.826

91615.0465.7080.22548.8210.20359.792

101630.0006.5700.25949.2730.23062.019

111621.0286.9400.27349.0020.24262.390

Tabla 5 - Acero SAE1010, datos tabuladosMATERIAL SAE1010

NF(Kg)l (mm)inging (kg/mm2)realreal (kg/mm2)

1612.8110.3870.01518.5250.01518.807

21052.2420.6880.02731.8080.02732.670

31230.0000.8170.03237.1810.03238.378

41407.9721.6780.06642.5610.06445.372

51530.5342.3660.09346.2660.08950.576

61611.2463.0110.11948.7060.11254.480

71659.0753.7850.14950.1520.13957.626

81674.0214.7320.18650.6040.17160.030

91680.0005.0760.20050.7840.18260.933

101671.0325.8070.22950.5130.20662.062

111659.0756.4090.25250.1520.22562.807

121635.1606.9680.27449.4290.24262.990

131464.7697.7430.30544.2780.26657.776

141381.0688.1730.32241.7480.27955.181

151350.0008.5600.33740.8090.29054.562

Tabla 6 -Acero SAE1045, datos tabuladosMATERIAL SAE1045

NF(Kg)l (mm)inging (kg/mm2)realreal (kg/mm2)

1567.7380.9210.03617.1620.03617.784

21252.0121.4360.05737.8470.05539.987

31560.0001.5100.05947.1570.05849.960

41670.3451.8780.07450.4930.07154.226

51927.3212.2460.08858.2610.08563.413

62166.3692.7250.10765.4870.10272.512

72414.3813.3140.13072.9840.12382.507

82483.1073.9770.15775.0610.14586.814

92510.0004.4190.17475.8740.16089.074

102507.0124.7500.18775.7840.17189.957

112507.0125.1190.20275.7840.18491.056

122447.2505.4500.21573.9770.19489.851

2) Calcular y tabular para cada material lo siguiente:Mdulo de elasticidad, resilencia, tenacidad y estricin.

Tabla 7 - Comparacin de propiedadesAluminioCobreBronceSAE1010SAE1045

Mdulo de Elasticidad373.391647.189708.9951173.895669.366

Resilencia0.4400.7371.1830.5981.402

Tenacidad3.3745.16912.36814.46614.091

Estriccin0.7450.7420.4330.6580.528

3) Trazar la curva de ingeniera y la curva real con los clculos obtenidos en el punto 1).

Grfico 1 - Curva Real VS Curva de Ingeniera, Aluminio

Grfico 2 - Curva Real VS Curva de Ingeniera, Cobre

Grfico 3 - Curva Real VS Curva de Ingeniera, Bronce

Grfico 4 - Curva Real VS Curva de Ingeniera, SAE1010

Grfico 5 - Curva Real VS Curva de Ingeniera, SAE10454) Hacer una tabla resumen para los materiales ensayados de las siguientes caractersticas:Esfuerzo de fluencia, esfuerzo mximo, esfuerzo de rotura, % de deformacin unitaria mxima (rotura) y % de estriccin.

Tabla 8 - Tabla resumenAluminioCobreBronceSAE1010SAE1045

Esfuerzo de fluencia19.04413631.749977937.51974937.181408447.1569082

Esfuerzo mximo20.857863233.553953949.272923350.784362775.8742562

Esfuerzo de rotura11.931404818.137272449.001696240.808862973.9773998

% de deformacin unitaria (rotura)19.518.627.333.721.5

% de estriccin74.457800474.154988943.258925265.770989452.7898023

5) Hacer grficos de barra para cada material de:Esfuerzo de fluencia, esfuerzo mximo y esfuerzo de rotura.

Grfico 6 - Aluminio, esfuerzos caractersticos

Grfico 7 - Cobre, esfuerzos caractersticos

Grfico 8 - Bronce, esfuerzos caractersticos

Grfico 9 - SAE1010, esfuerzos caractersticos

Grfico 10 - SAE1045, esfuerzos caractersticos

6) Hacer un grfico de barras comparativo de los materiales ensayados del esfuerzo mximo.

Grfico 11 - Esfuerzo Mximo de cada material

Grfico 12 - Comparacin de esfuerzos de cada material

D. Grficos.

Figura 4 - Probetas luego del ensayo Se puede apreciar que el dimetro de los materiales como el cobre, el aluminio y el SAE1010 se reducen notoriamente en el punto de ruptura, propiedad caracterstica de los materiales dctiles. El acero SAE1045 presenta una leve disminucin de su dimetro por lo que sera un material semi-frgil o poco dctil. El bronce prcticamente no presenta estriccin, este sera un material frgil.

4. Conclusiones y recomendaciones Podemos identificar la caracterstica de un material observando la forma en que se rompi la probeta (forma de estrella, forma de copa, etc.). La carga aplicada para cierto material es diferente en cada caso, esto quiere decir que cierto material es ms resistente que otro cuando se le aplica una carga axial. Pudimos demostrar experimentalmente que el cobre es un material dctil debido a la forma de la ruptura. El acero tiene diferentes tipos de ruptura ya que las propiedades de cada tipo de hierro depende del porcentaje carbono en la aleacin, este porcentaje de carbono que viene a ser muy pequeo respecto al hierro lo hace resistente a cargas mayores. Si un material es frgil no se produce el caracterstico cuello de botella ya que es poco dctil. Todos los materiales metlicos tienen una combinacin de comportamiento elstico y plstico en mayor o menor proporcin.5. Bibliografa http://materiales.eia.edu.co/laboratorios/ traccion/ensayo_de_traccion1.htm http://www.ginerdelosrios.org/pizarra/fyq/resismat/traccion/Ensayo%20de%20tracci%F3nhtm http://www.metalurgiausach.cl/TECNICAS%20EXPERIMENTALES/UNID7.pdf6. Anexos y apndices Grfico realizado por la mquina Amsler.

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