ensayo de traccion

LABORATORIO N. º02

ENSAYO DE TRACCIÓNALUMNOS:

- IGLESIAS REYES, Kevin Manuel. 20140059B

- SOTELO ASTIYAURE, José Valerio 20144057D

- SUYCO MONTALVO, Manuel 20140028J

MATERIA:

- Ciencia de los materiales MC-112

PROFESOR:

- TICONA, Mario

SECCIÓN:

- D

FECHA DE REALIZACIÓN:

- 23 de abril del 2015

FECHA DE PRESENTACIÓN:

- 30 de abril del 2015

Rímac, 30 de abril del 2015

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

"Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

ÍNDICE

Objetivo 1Fundamento teórico 2Terminología 10Referencias 11Recursos 12 Equipos empleados 12 Probetas 13Procedimientos 14Resultados 15Conclusiones 36Observaciones 37Recomendaciones 38

1

OBJETIVOS

Hallar las principales propiedades mecánicas del material para para optimizar su uso.

Determinar la resistencia de los materiales ante una fuerza aplicada lentamente y obtener la curva de fuerza- deformación utilizando la Máquina de Amsler.

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.

2

FUNDAMENTO TEÓRICO

El ensayo de tracción tiene por objetivo definir la resistencia elástica, resistencia última

y plasticidad del material cuando se le somete a fuerzas uniaxiales. Se requiere una

máquina, prensa hidráulica por lo general, capaz de:

a) Alcanzar la fuerza suficiente para producir la fractura de la probeta.

b) Controlar la velocidad de aumento de fuerzas.

c) Registrar las fuerzas “F” que se aplican y los alargamientos (ΔL), que se

observan en la probeta.

Un esquema de la máquina de ensayo de tracción se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Máquina de Ensayo de Tracción.

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 están conectadas a un

ordenador que registra el desplazamiento y la carga leída. Si representamos la carga

frente al desplazamiento obtendremos una curva como la mostrada en la figura 2.

3

Figura 2: Fuerza vs. Alargamiento.

La probeta a ensayar se sujeta por sus extremos al cabezal móvil de la máquina de

ensayos y a la célula de carga, respectivamente. Las mordazas se sujeción deben

mantener firme a la muestra durante el ensayo, mientras se aplica la carga, impidiendo

el deslizamiento. A su vez, no deben influir en el ensayo introduciendo tensiones que

causen la rotura en los puntos de sujeción. Para que el ensayo se considere válido la

rotura debe ocurrir dentro de la longitud calibrada, en la parte central de la probeta.

A partir de las dimensiones iniciales de la probeta, se transforman la fuerza en tensión

y el alargamiento en deformación, que nos permite caracterizar las propiedades

mecánicas que se derivan de este ensayo.

De

tal

forma que la curva típica sería de la forma Tensión vs. Deformación, tal y como se

muestra en la figura 3.

4

Figura 3: Curva típica de tracción hasta la fractura, punto U. Los insertos circulares

representan la geometría de la probeta deformada en varios puntos de la curva.

La interpretación de la curva nos lleva

1. En la curva podemos distinguir dos regiones:

- Zona elástica: La región a bajas deformaciones (hasta el punto P), donde se

cumple la Ley de Hooke: σ = E ε (E = modulo elástico).

- Zona plástica: A partir del punto P. Se pierde el comportamiento lineal, el

valor de tensión para el cual esta transición ocurre, es decir, se pasa de

deformación elástica a plástica, es el Límite de Elasticidad, σy, del material.

2. Después de iniciarse la deformación plástica, la tensión necesaria para

continuar la deformación en los metales aumenta hasta un máximo, punto M,

Resistencia a tracción (RT ó TS), y después disminuye hasta que finalmente

se produce la fractura, punto F. La Resistencia a Tracción es la tensión en el

máximo del diagrama tensión-deformación nominales. Esto corresponde a la

5

máxima tensión que puede ser soportada por una estructura a tracción; si esta

tensión es aplicada y mantenida, se producirá la rotura. Hasta llegar a este

punto, toda la deformación es uniforme en la región estrecha de la probeta. Sin

embargo, cuando se alcanza la tensión máxima, se empieza a formar una

disminución localizada en el área de la sección transversal en algún punto de la

probeta, lo cual se denomina estricción, y toda la deformación subsiguiente

está confinada en la estricción. La fractura ocurre en la estricción. La tensión

de fractura o bien de rotura corresponde a la tensión en la fractura.

DEFORMACIÓN ELÁSTICA:

Definimos elasticidad como la propiedad de un material en virtud de la cual las

deformaciones causadas por la aplicación de una fuerza desaparecen cuando

cesa la acción de la fuerza. "Un cuerpo completamente elástico se concibe

como uno de los que recobra completamente su forma y dimensiones

originales al retirarse la carga". Ejemplo: caso de un resorte al cual le

aplicamos una fuerza.

El grado con que una estructura se deforma depende de la magnitud de la

tensión impuesta. Para muchos metales sometidos a esfuerzos de tracción

pequeños, la tensión y la deformación son proporcionales según la relación:

σ=E .ε

Esta relación se conoce con el nombre de ley de Hooke, y la constante de

proporcionalidad, E (MPa) es el módulo de elasticidad, o módulo de Young.

Cuando se cumple que la deformación es proporcional a la tensión, la

deformación se denomina deformación elástica; al representar la tensión en el

eje de coordenadas en función de la deformación en el eje de abscisas se

obtiene una relación lineal:

La pendiente de este segmento lineal corresponde al módulo de elasticidad E.

Este módulo puede ser interpretado como la rigidez, o sea, la resistencia de un

material a la deformación elástica. Cuanto mayor es el módulo, más rígido es el

material, o sea, menor es la deformación elástica que se origina cuando se

aplica una determinada tensión.

6

Figura 4: Curva típica de tracción hasta la fractura donde se aprecia la ley de Hooke

hasta el punto (e, R).

DEFORMACIÓN PLÁSTICA:

Definimos como plasticidad a aquella propiedad que permite al material

soportar una deformación permanente sin fracturarse. Todo cuerpo al soportar

una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicación de la

fuerza. En el caso del ensayo de tracción, la fuerza se aplica en dirección del

eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en dirección de

su longitud y se encogerá en el sentido o plano perpendicular. Aunque el

esfuerzo y la deformación ocurren simultáneamente en el ensayo, los dos

conceptos son completamente distintos.

Para la mayoría de los materiales metálicos, la deformación elástica

únicamente persiste hasta deformaciones de alrededor de 0.005. A medida que

el material se deforma más allá de este punto, la tensión deja de ser

proporcional a la deformación y ocurre deformación plástica, la cual es

permanente, es decir no recuperable. En la figura 4 se traza esquemáticamente

el comportamiento tensión deformación en la región plástica para un metal

típico. La transición elástico-plástica es gradual para la mayoría de los metales;

se empieza a notar cierta curvatura al comienzo de la deformación plástica, la

cual aumenta rápidamente al aumentar la carga.

7

Figura 5: (a) Curva de tracción típica de un metal que muestra las deformaciones

elástica y plástica, el limite proporcional P y el limite elástico σy, determinado como la

tensión para una deformación plástica del 0.002.

CÁLCULO DEL LÍMITE ELÁSTICO (MÉTODO DE OFFSET)

Para conocer el nivel de tensiones para el cual empieza la deformación elástica, o sea,

cuando ocurre el fenómeno de fluencia, tenemos que tener en cuenta dos tipos de

transición elástico-plástica:

1. Los metales que experimentan esta transición de forma gradual. El punto de

fluencia puede determinarse como la desviación inicial de la linealidad de la

curva tensión-deformación (punto P en la figura 4ª). En tales casos, la posición

de este punto no puede ser determinada con precisión, por este motivo se ha

establecido una convención por la cual se traza una línea recta paralela a la

línea recta paralela a la línea elástica del diagrama de la tensión-deformación

desplazada por una determinada deformación, usualmente 0.002. La tensión

correspondiente a la intersección de esta línea con el diagrama “tensión vs.

Deformación” cuando éste se curva se denomina límite elástico, σy.

2. Para aquellos materiales que tienen una región elástica no lineal, la utilización

del método anterior no es posible, y la práctica usual es definir el límite elástico

como la tensión necesaria para producir una determinada deformación plástica.

8

La transición elástico-plástica está muy bien definida y ocurre de forma abrupta y se

denomina fenómeno de discontinuidad del punto de fluencia. En el límite de

fluencia superior, la deformación plástica se inicia con una disminución de la tensión.

La deformación prosigue bajo una tensión que fluctúa ligeramente alrededor de un

valor constante, denominado punto de fluencia inferior. En los metales en que ocurre

este fenómeno, el límite elástico se toma como el promedio de la tensión asociada con

el límite de fluencia inferior, ya que está bien definido y es poco sensible al

procedimiento seguido en el ensayo.

DUCTILIDAD:

La ductilidad es otra importante propiedad mecánica. Es una medida del grado de

deformación plástica que puede ser soportada hasta la fractura. Un material que

experimenta poca o ninguna deformación plástica se denomina frágil.

La ductilidad puede expresarse cuantitativamente como alargamiento relativo

porcentual, o bien mediante el porcentaje de reducción de área. El alargamiento

relativo porcentual a rotura, %EL, es el porcentaje de deformación plástica a rotura, o

bien:

%EL=( I F−IOIO )Donde If es la longitud en el momento de la fractura y l0 es la longitud de prueba

original.

Figura 6: Representación esquemática de los diagramas de tracción de materiales

frágiles, y dúctiles ensayados hasta la fractura.

TENACIDAD:

La tenacidad de un material es un término mecánico que se utiliza en varios

contextos; en sentido amplio, es una medida de la capacidad de un material de

absorber energía antes de la fractura. La geometría de la probeta así como la manera

con que se aplica la carga son importantes en la determinación de la tenacidad.

9

RESILIENCIA:

Medida de la capacidad de un material de absorber energía elástica antes de la

deformación plástica.

Figura 7: Representación esquemática de los diagramas de tracción de materiales

10

TERMINOLOGÍA APLICABLE

DEFINICIONES:

Las definiciones de términos relacionados a las pruebas de tensión que aparecen en la Terminología E6 se considerarán válidas a los términos utilizados en estos métodos de prueba de tensión.

Otros términos se definen a continuación:

Ductilidad: Es la capacidad de un material para deformarse plásticamente antes de la fractura.Es la elongación que sufre un material cuando se carga sin llegar a la rotura.En un ensayo de tracción esta se evalúa mediante la medición de alargamiento o reducción del área de la probeta.

Probeta: Es una porción de material, debidamente preparada para el ensayo de tracción.

Resistencia a la tracción: Es el cociente entre la carga máxima y el área de la sección transversal inicial de la probeta. Es el esfuerzo correspondiente a la carga máxima.

Límite de fluencia: Esfuerzo en el límite de fluencia. Si durante el ensayo se observa una caída en la carga, el esfuerzo correspondiente a la carga mayor se conoce como "punto de fluencia superior", y el esfuerzo correspondiente a la carga menor que se observa subsecuentemente es conocido como "punto de fluencia inferior".Al determinar el valor de los puntos de fluencia superior o inferior, debe tomarse en cuenta las características de la máquina de ensayo, por ejemplo: la inercia del dinamómetro de la máquina de ensayo puede resultar en una caída de la carga debajo del verdadero punto de fluencia inferior.

Reducción del área: Es la diferencia entre el área de sección transversal original de una probeta de ensayo de tracción y el área de sección transversal más pequeña, que se mide durante el ensayo o después de la rotura de la probeta. Se expresa generalmente como un porcentaje del área de sección transversal original de la probeta.

Carga: Es la fuerza que se le aplica en ambas direcciones a la probeta hasta que llega a su punto de rotura.

Estricción: Es el inicio de la deformación plástica no uniforme o localizada, lo que da lugar a una reducción localizada del área de sección transversal.

Fluencia discontinua: Una vacilación o fluctuación de la fuerza observada en el inicio de la deformación plástica. (La curva de tensión- deformación no debería ser discontinua).

Prolongación de un punto elástico: La tensión (expresada en porcentaje) separando el primer punto de la curva tensión-tensión de la pendiente cero desde el punto de transición del estiramiento discontinuo para crear una elasticidad uniforme.

11

REFERENCIAS

Normas aplicables:Para el caso del proceso que se tiene que seguir para realizar el ensayo de tracción se aplica la norma ASTM E8.Para hacer una comparación con los límites establecidos con la resistencia que posee cada material usado como prueba se la diferenciara con la norma ASTM E6 sobre todo en los aceros.

Bibliografía:Capítulo 6. Propiedades mecánicas: fundamentos y pruebas de tensión, dureza e impacto. “Fundamentos de ingeniería y ciencia de los materiales”. Donald R. Askenald and Prodeep P. Fulay. Tecnologías de los Materiales Industriales. Lasheras, Esteban. Pág. 193-203.Técnicas de Laboratorio para pruebas de Materiales. Keyser, Carl. Limusa-Wiley.Ensayos Mecánicos de los Materiales Metálicos. Domenico Lucchesi.

12

RECURSOS

Equipo empleado:

MAQUINA UNIVERSAL AMSLER

RANGO DE MEDICION:La escala de carga aplicada va de 500kg hasta 5000kg, entre cada intervalo de 100 kilogramos hay 10 subdivisiones más, para que la precisión sea mayor.

VERNIER

ESCALA:Centímetros o hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetros o hasta 1/20 de milímetros).

13

Probetas:

ALUMINIO BRONCE COBRE

SAE 1010 SAE 1045

14

PROCEDIMIENTO

1. Antes de comenzar el ensayo de tracción, es indispensable tomas las medidas respectivas (diámetro y largo inicial) de la probeta a ensayar, aproximadamente la longitud debe ser de 25.4mm. Para esta operación debemos utilizar correctamente el Vernier, preferible seria utilizar el digital ya que es más práctico y confiable, la medida estará expresada en milímetros.

2. Sujetamos la probeta a la máquina universal por medio de unos adaptadores. Utilizamos este aparato porque nuestras probetas son cortas de tamaño.

3. Aplicamos una pequeña carga hasta ver que el movimiento de la aguja es inminente. Después, graduamos el indicador de carga en cero.

4. Aplicamos de manera continua y lenta la carga, que en este caso tiene un máximo de 3000Kg, y, simultáneamente, tomamos lectura del indicador.

5. Una vez ocurra la rotura, retiramos sus partes y medimos su longitud y diámetro final.

6. Colocamos la siguiente probeta y repetimos los mismos pasos. De igual manera para las cinco probetas.

15

RESULTADOS

1.- HOJA DE DATOS:

Aluminio:

- L : 58.75 mm

- D : 7.08 mm

- L0 : 25.40 mm

- d0 : 6.83 mm, 6.84 mm y 6.84 mm.

Promedio: 6.84mm

- Lf : 29.06 mm

- df : 4.27 mm

Tabla 1. Datos observados en la escala del tensiómetro.

PuntoElongació

n(mm)

Carga(kgf)

De fluencia - 650De carga máxima - 780De ruptura 4.46 500

16

Figura 8. Gráfica trazada por el tensiómetro para el aluminio.

Cobre:

- L : 65.40 mm

- D : 7.09 mm

- L0 : 25.40 mm

- d0 : 6.83 mm, 6.83 mm y 6.83 mm.

Promedio: 6.83 mm

- Lf : 29.95 mm

- df : 3.25 mm


PuntoElongació

n(mm)

Carga(kgf)

De fluencia - -De carga máxima - 1200De ruptura 4.55 750

Figura 9. Gráfica trazada por el tensiómetro para el cobre.

Bronce:

- L : 65.66 mm

- D : 7.80 mm

- L0 : 25.40 mm

- d0 : 6.84 mm, 6.84 mm y 6.84 mm.

Promedio: 6.84 mm

17

- Lf : 32.13 mm

- df : 4.93 mm


PuntoElongació

n(mm)

Carga(kgf)

De fluencia - 1300De carga máxima - 1740De ruptura 6.73 -

Figura 10. Gráfica trazada por el tensiómetro.

Acero SAE 1010:

- L : 64.38 mm

- D : 7.08 mm

- L0 : 25.40 mm

- d0 : 6.83 mm, 6.83 mm y 6.83 mm.

Promedio : 6.83 mm

- Lf : 35.38 mm

- df : 3.63 mm


PuntoElongació

n(mm)

Carga(kgf)

De fluencia - 940

18

De carga máxima - 1380De ruptura 9.38 1000

Figura 11. Gráfica trazada por el tensiómetro para el acero SAE 1010.

Acero SAE 1045:

- L : 63.43 mm

- D : 7.10 mm

- L0 : 25.40 mm

- d0 : 6.83 mm, 6.83 mm y 6.83 mm.

Promedio : 6.83 mm

- Lf : 31.33 mm

- df : 4.25 mm


PuntoElongació

n(mm)

Carga(kgf)

De fluencia - 1630De carga máxima - 2640De ruptura 5.93 -

19

Figura 12. Gráfica trazada por el tensiómetro para el SAE 1045.

2.- GRÁFICOS:

- Se toman puntos notable (A: límite de proporcionalidad; B: punto de fluencia; C: límite de fluencia; D: límite de fluencia; E: punto de carga máxima; F: punto de ruptura.) y puntos arbitrarios (1, 2,3,…).

- ε real=ln(ε 0+1)

- σ real=σ0(ε0+1)

Aluminio:

Tabla 6. Puntos escogidos de la gráfica dada por el tensiómetro para el aluminio.

PuntoElongación (ΔL) Carga (P)papel real papel real(mm) (mm) (mm) (kgf)

Inicio 0.0 0.00 0.0 0.0A 3.2 0.89 14.0 636.4B 3.5 0.98 14.3 650.01 4.0 1.12 14.5 659.12 6.0 1.67 15.0 681.8E 9.2 2.56 15.6 780.03 12.0 3.35 15.0 681.84 13.5 3.76 14.0 636.45 15.4 4.29 13.0 590.96 16.0 4.46 12.0 545.5F 16.0 4.46 11.0 500.0

20

0 1 2 3 4 50

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Carga Vs. Elongación

Elongación (mm)Ca

rga

(kgf

)

Figura 13. Gráfica dada por el tensiómetro (lado izquierdo) y curva trazada a partir de los puntos seleccionados (lado derecho) del aluminio.

Tabla 7. Datos usados para el caculo de la curva de ingeniería y la curva real.

Punto

ΔL CargaDeformación Unitaria

(ε0)

Esfuerzo (σ0)

Deformación UnitariaReal (εr)

EsfuerzoReal (σr)

(mm) (kgf) (%) (kgf/mm2) (%) (kgf/mm2)

Inicio 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

A 0.89 636.4 3.51 17.32 3.45 17.93

B 0.98 650.0 3.84 17.69 3.77 18.37

1 1.12 659.1 4.39 17.94 4.30 18.72

2 1.67 681.8 6.58 18.56 6.38 19.78

E 2.56 780.0 10.10 21.23 9.62 23.37

3 3.35 681.8 13.17 18.56 12.37 21.00

4 3.76 636.4 14.82 17.32 13.82 19.88

5 4.29 590.9 16.90 16.08 15.62 18.80

6 4.46 545.5 17.56 14.84 16.18 17.45

F 4.46 500.0 17.56 13.61 16.18 16.00

21

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

5

10

15

20

25

Deformación Vs. Esfuerzo

Curva de Ingeniería

Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 14. Curva de ingeniería del aluminio.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

5

10

15

20

25


Curva de IngenieríaCurva Real

Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 15. Gráfica de comparación entre la curva de ingeniería y la curva real del aluminio.

Cobre:

Tabla 8. Puntos escogidos de la gráfica dada por el tensiómetro para el cobre.

PuntoΔL Carga

papel real papel real(mm) (mm) (mm) (kgf)

Inicio 0.0 0.00 0.0 0.0A 1.0 0.35 11.0 550.0

22

B 1.5 0.53 14.0 700.01 2.0 0.70 16.0 800.02 2.5 0.88 18.5 925.03 3.0 1.05 20.0 1000.04 3.5 1.23 22.0 1100.0E 4.0 1.40 24.0 1200.05 6.0 2.10 22.5 1125.06 8.0 2.80 21.0 1050.07 9.0 3.15 20.0 1000.08 11.0 3.85 18.0 900.0F 13.0 4.55 15.0 750.0

0 1 2 3 4 50

200

400

600

800

1000

1200

1400

Carga Vs. Elon-gación

Elongación (mm)

Carg

a (k

gf)

Figura 16. Gráfica dada por el tensiómetro (lado izquierdo) y curva trazada a partir de los puntos seleccionados (lado derecho) del cobre.

Tabla 9. Datos usados para el caculo de la curva de ingeniería y la curva real del cobre.

PuntoΔL Carga

Deformación Unitaria(εo)

Esfuerzo (σo)Deformación Unitaria Real

(εr)

Esfuerzo Real (σr)


23

Inicio 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

A 0.35 550.0 1.38 15.01 1.37 15.22

B 0.53 700.0 2.07 19.11 2.05 19.50

1 0.70 800.0 2.76 21.84 2.72 22.44

2 0.88 925.0 3.44 25.25 3.39 26.12

3 1.05 1000.0 4.13 27.29 4.05 28.42

4 1.23 1100.0 4.82 30.02 4.71 31.47

E 1.40 1200.0 5.51 32.75 5.37 34.56

5 2.10 1125.0 8.27 30.71 7.94 33.24

6 2.80 1050.0 11.02 28.66 10.46 31.82

7 3.15 1000.0 12.40 27.29 11.69 30.68

8 3.85 900.0 15.16 24.56 14.11 28.29

F 4.55 750.0 17.91 20.47 16.48 24.14

0 4 8 12 16 200

5

10

15

20

25

30

35


Curva de in-geniería

Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 17. Curva de ingeniería del cobre.

24

0 4 8 12 16 200

5

10

15

20

25

30

35

40


Curva de in-genieríaCurva real

Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 18. Gráfica de comparación entre la curva de ingeniería y la curva real del cobre.

Bronce:

Tabla 10. Puntos escogidos de la gráfica dada por el tensiómetro para el bronce.

PuntoΔL Carga


Inicio 0.0 0.00 0.0 0.0A 3.0 0.65 23.0 1177.1B 3.5 0.76 25.4 1300.01 4.0 0.87 26.5 1356.22 7.0 1.52 29.0 1484.13 9.0 1.95 30.5 1560.94 12.0 2.61 31.5 1612.15 14.0 3.04 32.5 1663.26 19.0 4.12 33.0 1688.8E 24.5 5.32 34.0 1740.07 29.0 6.30 33.0 1688.8F 31.0 6.73 32.0 1637.6

25

0 1 2 3 4 5 6 7 80

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000


Elongación (mm)

Carg

a (k

gf)

Figura 19. Gráfica dada por el tensiómetro (lado derecho) y curva trazada a partir de los puntos seleccionados (lado izquierdo)

Tabla 11. Datos usados para el caculo de la curva de ingeniería y la curva real para el bronce.

PuntoΔL Carga

Deformación Unitaria(ε0)

Esfuerzo (σ0)Deformación Unitaria Real

(εr)

Esfuerzo Real (σr)


Inicio 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

A 0.65 1177.1 2.56 32.03 2.53 32.85

B 0.76 1300.0 2.99 35.38 2.95 36.44

1 0.87 1356.2 3.42 36.91 3.36 38.17

2 1.52 1484.1 5.98 40.39 5.81 42.81

3 1.95 1560.9 7.69 42.48 7.41 45.75

4 2.61 1612.1 10.26 43.87 9.76 48.37

5 3.04 1663.2 11.97 45.26 11.30 50.68

6 4.12 1688.8 16.24 45.96 15.05 53.42

E 5.32 1740.0 20.94 47.35 19.01 57.27

7 6.30 1688.8 24.79 45.96 22.14 57.35

F 6.73 1637.6 26.50 44.57 23.50 56.38

26

0 5 10 15 20 25 300

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50



Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 20. Curva de ingeniería del bronce.

0 5 10 15 20 25 300

10

20

30

40

50

60

70



Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 21. Gráfica de comparación entre la curva de ingeniería y la curva real del bronce.

27

Acero SAE 1010

Tabla 12. Puntos escogidos de la gráfica dada por el tensiómetro para el Acero SAE 1010.

PapelΔL Carga


Inicio 0.0 0.00 0.0 0.0A 2.0 0.49 18.0 903.3B 3.0 0.73 18.5 940.0C 4.2 1.02 19.0 953.5D 5.0 1.22 20.0 1003.61 8.0 1.95 23.5 1179.32 10.0 2.43 25.0 1254.53 15.0 3.65 26.5 1329.84 20.0 4.87 27.0 1354.9E 25.0 6.09 27.5 1380.05 30.0 7.30 27.0 1354.96 35.0 8.52 26.0 1304.77 40.0 9.74 21.0 1053.8F 41.0 9.98 18.0 1000.0

0 2 4 6 8 10 120

200400600800

1000120014001600


Elongación (mm)

Carg

a (k

gf)

Figura 22. Gráfica dada por el tensiómetro (lado derecho) y curva trazada a partir de los puntos seleccionados (lado izquierdo) para el acero SAE 1010.

Tabla 13. Datos usados para el caculo de la curva de ingeniería y la curva real del acero SAE 1010.

PuntoΔL Carga


Esfuerzo (σ0)

Deformación Unitaria Real

(εr)

Esfuerzo Real (σr)


Inicio 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

28

A 0.49 903.3 1.92 24.65 1.90 25.13

B 0.73 940.0 2.87 25.66 2.83 26.39

C 1.02 953.5 4.02 26.02 3.95 27.07

D 1.22 1003.6 4.79 27.39 4.68 28.71

1 1.95 1179.3 7.67 32.19 7.39 34.65

2 2.43 1254.5 9.58 34.24 9.15 37.52

3 3.65 1329.8 14.37 36.30 13.43 41.51

4 4.87 1354.9 19.17 36.98 17.54 44.07

E 6.09 1380.0 23.96 37.67 21.48 46.69

5 7.30 1354.9 28.75 36.98 25.27 47.61

6 8.52 1304.7 33.54 35.61 28.92 47.56

7 9.74 1053.8 38.33 28.76 32.45 39.79

F 9.98 1000.0 39.29 27.29 33.14 38.02

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450

5

10

15

20

25

30

35

40



Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 23. Curva de ingeniería del acero SAE 1010.

29

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50



Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 24. Gráfica de comparación entre la curva de ingeniería y la curva real del acero SAE 1010.

Acero SAE 1045:

Tabla 14. Puntos escogidos de la gráfica dada por el tensiómetro para el acero SAE 1045.

Papel

ΔL Carga

papel real papel real

(mm) (mm) (mm) (kgf)

Inicio 0.0 0.00 0.0 0.0

A 3.5 0.83 31.5 1569.1

B 4.0 0.95 32.7 1630.0

C 4.1 0.97 32.8 1633.8

D 4.2 1.00 33.0 1643.8

1 6.0 1.42 38.5 1917.7

2 11.0 2.61 48.5 2415.8

3 16.0 3.80 52.5 2615.1

E 19.0 4.51 53.0 2640.0

4 21.0 4.98 52.0 2590.2

5 23.0 5.46 51.0 2540.4

F 25.0 5.93 47.0 2341.1

30

0 1 2 3 4 5 6 70

500

1000

1500

2000

2500

3000


Elongación (mm)

Carg

a (k

gf)

Figura 25. Gráfica dada por el tensiómetro (lado derecho) y curva trazada a partir de los puntos seleccionados (lado izquierdo) para el acero SAE 1045.

Tabla 15. Datos usados para el caculo de la curva de ingeniería y la curva real para el acero SAE 1045.

PuntoΔL Carga


Esfuerzo (σ0)

Deformación Unitaria Real (εr)

Esfuerzo Real (σr)


Inicio 0.00 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00

A 0.83 1569.1 3.27 42.83 3.22 44.23

B 0.95 1630.0 3.74 44.49 3.67 46.15

C 0.97 1633.8 3.83 44.59 3.76 46.30

D 1.00 1643.8 3.92 44.87 3.85 46.63

1 1.42 1917.7 5.60 52.34 5.45 55.28

2 2.61 2415.8 10.27 65.94 9.78 72.71

3 3.80 2615.1 14.94 71.38 13.93 82.04

E 4.51 2640.0 17.74 72.06 16.33 84.84

4 4.98 2590.2 19.61 70.70 17.91 84.56

5 5.46 2540.4 21.48 69.34 19.46 84.23

F 5.93 2341.1 23.35 63.90 20.98 78.82

31

0 5 10 15 20 250

10

20

30

40

50

60

70

80



Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 26. Curva de ingeniería del acero SAE 1045.

32

0 5 10 15 20 250

10

20

30

40

50

60

70

80

90



Deformación (%)

Esfu

erzo

(kgf

/mm

2)

Figura 27. Gráfica de comparación entre la curva de ingeniería y la curva real del acero SAE 1045.

3.- MÓDULO DE YOUNG

σ=E .ε

Donde:

- σ: Esfuerzo (kgf/mm2)

- ε: Deformación unitaria

- E: Módulo de Young (kgf/mm2)

NOTA: La fórmula solo es aplicable en la zona elástica (proporcional) por lo cual se aplicara en el punto A de los materiales analizados y serán de la curva de ingeniería.

33

Tabla 16. Valores usados en el cálculo del módulo de Young.

MaterialDeformación unitaria, ε

(%)

Esfuerzo, σ

(kgf/mm2)

Módulo de

Young, E(kgf/mm2)

Aluminio 3.51 17.32 0.0493Cobre 1.38 15.01 0.1088Bronce 2.56 32.03 0.1251SAE 1010 1.92 24.65 0.1284SAE 1045 3.27 42.83 0.1310

Aluminio Cobre Bronce SAE 1010 SAE 10450.0000

0.0200

0.0400

0.0600

0.0800

0.1000

0.1200

0.1400

0.0493

0.1088

0.1251 0.1284 0.1310

Módulo de Young

Material

Mód

ulo

de Y

oung

(kgf

/mm

2)

Figura 28. Comparación del módulo de Young de diferentes materiales.

4.-ESTRICCIÓN A LA RUPTURA:

%Ѱ=A0−A fA0

x100%

Donde:

- %Ѱ: Estricción a la ruptura (%)

-A0: Área inicial (mm2)

- A f : Área final (mm2)

34

Tabla 17. Valores usados en el cálculo de la estricción a la ruptura.

MaterialA0

(mm2)Af

(mm2)%Ѱ(%)

Aluminio 36.75 14.32 61.03Cobre 36.64 8.30 77.35Bronce 36.75 12.09 67.10

SAE 1010 36.64 10.35 71.75SAE 145 36.64 14.19 61.27

Alumino Cobre Bronce SAE 1010 SAE 1450

10

20

30

40

50

60

70

80

90

61.03

77.35

67.1071.75

61.27

Estricción a la Ruptura

Material

Estr

icció

n a

la ru

ptur

a (%

)

Figura 29. Comparación del módulo de la estricción a la ruptura de diferentes materiales.

5.-RESILiENCIA:

R=12x εbσ b

Donde:

- R: Resiliencia (kgf/mm2)

- εb: Deformación unitaria del punto de fluencia.

- σb: Carga de fluencia (kgf/mm2)

Tabla 18. Valores usados en el cálculo de la resilencia.

Materialεb

(%)σb

(kgf/mm2)R

(kgf/mm2)Aluminio 3.84 17.69 0.3397

Cobre 2.07 19.11 0.1975Bronce 2.99 35.38 0.5291

SAE 1010 2.88 25.66 0.3689SAE 1045 3.74 44.49 0.8309

35


0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0.3397

0.1975

0.5291

0.3689

0.8309

Resiliencia

Material

Resil

encia

(kgf

/mm

2)

Figura 30. Comparación del módulo de la resiliencia de diferentes materiales.

6.-TENACIDAD:

T=σb+σmax2

x εF

Donde:

- T: Tenacidad (kgf/mm2)

- σb: Carga de fluencia (kgf/mm2)

- σmax: Carga máxima (kgf/mm2)

- εf: Deformación unitaria del punto de máxima deformación.

Tabla 19. Valores usados en el cálculo de la tenacidad.

Materialσb

(kgf/mm2)σmax

(kgf/mm2)εf

(%)

T(kgf/mm2)

Aluminio 17.69 21.33 17.56 3.4258Cobre 19.11 32.75 17.91 4.6448Bronce 35.38 47.96 26.50 11.0409

SAE 1010 25.66 37.67 39.29 12.4415SAE 1045 44.49 72.06 23.35 13.6049

36


2.0000

4.0000

6.0000

8.0000

10.0000

12.0000

14.0000

16.0000

3.42584.6448

11.040912.4415

13.6049

Tenacidad

Materiales

Tena

ciada

d (k

gf/m

m2)

Figura 31. Comparación del módulo de la tenacidad de diferentes materiales.

37

CONCLUSIONES

De las probetas empleadas se concluye que el acero SAE 1045 soporta mayor carga (63.90 kgf/mm2) mientras que el aluminio no soporta tanta carga (13.61 kgf/mm2), es decir el acero SAE 1045 es el más resistente.

Comprobamos experimentalmente que en el caso del bronce no existe la formación del cuello ya que este material presenta propiedades distintas a las de los otros metales.

Se concluye que los materiales utilizados, en cierto intervalo, cumple con la ley de Hooke: F=kx.

Concluimos que el material que presenta mayor módulo de Young es el acero SAE 1045 (0.1310 kgf/mm2), mientras que el aluminio presenta menor módulo de Young (0.0493 kgf/mm2).

El material más dúctil es el cobre (%Ѱ=77.35%) mientras los menos dúctiles don: aluminio y acero SAE 1045. Esto se puede comprobar en el hecho de que a mayor ductilidad el cuello formado en la ruptura es más notable

El cobre es el material que soporta menos energía en su zona plástica (R=0.1975 kgf/mm2) mientras el acero SAE 1045 soporta mayor energía (R=0.8309 kgf/mm2)

La curva de ingeniería se ubica por debajo de la curva real.

38

OBSERVACIONES

Al momento de tomar los puntos para graficar la curva, se sugiere elegir el de mayor carga como el de referencia.

La rotura no se ve afectada por las condiciones de la superficie de la probeta.

Observamos que la curva más peculiar es la del bronce. Esto se debe a que este material no es dúctil, por lo cual no forma un cuello antes de romperse.

En la maquina universal Amsler se puede graduar la velocidad.

Observamos los materiales con los que se trabajó presenta estricción, debido a la diferencia de área antes y después de la ruptura.

Para los ensayos del cobre, del bronce y en el acero de medio carbono la carga que se le aplicaba hizo romper ambas probetas muy rápido, ya que se pudo ver que luego de la ruptura la carga cae de golpe, cosa que no ocurrió con los demás.

39

RECOMENDACIONES

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.

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

Se recomienda que los materiales a ensayar no presenten deformación alguna ya que esto afectaría en los calculo y produciría u porcentaje de error.

ensayo de traccion

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