INSTITUTO TECNOLGICO DE TLALNEPANTLA

SUBDIRECCIN ACADMICA

DESARROLLO ACADMICO

INSTITUTO TECNOLOGICO DE TLALNEPANTLA

ALUMNO

Ovando Aguilar Hugo Esteban

PROFESORDEPARTAMENTO

grupo

Ing. Ignacio Cedillo VillagrnMetal mecnica1M4

CARRERA

PLAN DE

ESTUDIOS

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

CLAVE DE LA

ASIGNATURA

Ingeniera MecnicaCompetenciasMecnica de materialesMED 1020

PRCTICA No. LABORATORIO DE

NOMBRE DE LA PRCTICA

SECCIONDURACIN

1Ingeniera Mecnica

DuctilidadEnsayos destructivos2:00 h

Fecha de la realizacinFecha de entrega del reporte

2 de abril del 2014

9 de abril del 2014

I. INDICE

TemaNo. de pagina

I. Objetivo..2II. Consideraciones tericas2III. Metodologa del ensayo..7IV. Equipo utilizado13V. Norma utilizada.15VI. Dibujo de la maquina..17VII. Dibujo de la probeta antes del ensayo.18VIII. Dibujo de la probeta despus del primer ensayo19IX. Dibujo de la probeta despus del segundo ensayo20X. Dibujo de la probeta despus del tercer ensayo.21XI. Tabla de datos..22XII. Clculos realizados..25XIII. Tabla de resultados.26XIV. Cuestionario..26XV. Conclusiones28XVI. Bibliografa29

I. Objetivo

Por medio del ensayo esttico de ductilidad, determinar la carga mxima aplicada y la altura de la copa de una hoja (lamina) metlica de dimensiones normalizadas, aplicando los mtodos de copa Olsen y Erichsen.

II. Consideraciones tericas

Ductilidad

La ductilidad es la propiedad que presentan algunos metales y aleaciones cuando, bajo la accin de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dctiles.

En el mbito de la metalurgia se entiende por metal dctil aquel que sufre grandes deformaciones antes de romperse, siendo el opuesto al metal frgil, que se rompe sin apenas deformacin.

No debe confundirse dctil con blando, ya que la ductilidad es una propiedad que como tal se manifiesta una vez que el material est soportando una fuerza considerable; esto es, mientras la carga sea pequea, la deformacin tambin lo ser, pero alcanzado cierto punto el material cede, deformndose en mucha mayor medida de lo que lo haba hecho hasta entonces pero sin llegar a romperse.

En un ensayo de traccin, los materiales dctiles presentan una fase de fluencia caracterizada por una gran deformacin sin apenas incremento de la carga.

Desde un punto de vista tecnolgico, al margen de consideraciones econmicas, el empleo de materiales dctiles presenta ventajas:

En la fabricacin: ya que son aptos para los mtodos de fabricacin por deformacin plstica.

En el uso: presentan deformaciones notorias antes de romperse. Por el contrario, el mayor problema que presentan los materiales frgiles es que se rompen sin previo aviso, mientras que los materiales dctiles sufren primero una acusada deformacin, conservando an una cierta reserva de resistencia, por lo que despus ser necesario que la fuerza aplicada siga aumentando para que se provoque la rotura.

La ductilidad de un metal se valora de forma indirecta a travs de la resiliencia.

La ductibilidad es la propiedad de los metales para formar alambres o hilos de diferentes grosores. Los metales se caracterizan por su elevada ductibilidad, la que se explica porque los tomos de los metales se disponen de manera tal que es posible que se deslicen unos sobre otros y por eso se pueden estirar sin romperse.El porcentaje de alargamiento expresa la distancia que se estira una probeta antes de la ruptura.

Donde es la distancia entre las marcas despus de romperse la probeta.

Donde es el rea transversal final en la fractura.Las aplicaciones ms comunes donde se emplea el embutido son:

Ollas

Tinas

Sartenes

Latas

Cubiertas sin costura

Defensas para vehculos automotores

Salpicaduras para vehculos automotores

Casquillos para cartuchos

Extremos o tapas de recipientes

Troquelado de lmina negra para filtros

Troquelado de aluminio para serpentines de refrigeracinAunque los materiales dctiles tambin pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura slo se produce tras producirse grandes deformaciones existen distintas pruebas donde las ms usadas son:

Prueba de ductilidad copa Olsen y Erichsen.

Prueba de embutido profundo.

Prueba de copa nica Fukui.

Prueba de copa nica de agujero K.W.I.

En otros trminos, un material es dctil cuando la relacin entre el alargamiento longitudinal producido por una traccin y la disminucin de la seccin transversal es muy elevada.Prueba de Ductilidad Copa Olsen.Se desarrolla en una probeta de lmina fija, se determina mediante un punzn de acero de extremo esfrico de dimetro estndar; la profundidad requerida del estampado o huella para facturar el metal se mide en 0.001 plg. En esta prueba sea amplia un identador de bola de 7/8 plg. De dimetro un dado deformado con un dimetro interior de 1 plg. En la parte superior y de 13/8 plg. En la parte inferior.

Prueba de Ductilidad Copa Erichsen.El desarrollo de la prueba es la misma que la de copa Olsen, slo que se utilizan los siete elementos diferentes, el identador tiene un dimetro de 20 mm, el dado deformado es de 27 mm de dimetro superior de 33 mm de dimetro inferior. Espesor de la probeta (0.008 plg. A 0.080 plg.) 0.20 mm a 2 mm

Punto de cedencia en los materiales dctiles.

Es el punto en el cual la deformacin del material se produce sin incremento sensible del esfuerzo. Al esfuerzo caracterstico de este punto se le llama esfuerzo de cedencia. yp .

Ensayo de ductilidad.Dada la importancia que tiene el ensayo de ductilidad o embuticin en chapas y flejes, se han establecido en las normas las condiciones del mismo y de su ejecucin. Se emplea este mtodo para conocer la aptitud de una chapa para ser sometida a embuticin profunda.El ensayo de ductilidad consiste en estampar una bola o punzn con un extremo esfrico sobre una probeta sujeta por todos sus lados. Esta mquina va a ser que se deforme esta probeta. La magnitud de la embuticin producida en la probeta, hasta que la misma empiece a desgarrarse, es una medida de la aptitud de la probeta para la embuticin profunda.

El penetrador de bola, es de acero pulida a espejo, que penetra en el material, su caracterstica es de dos tipos de medida de copa, y una es en el sistema ingles que se llama Olsen y la otra en el sistema internacional que se llama Erichsen.La probeta se sujeta en la matriz (I) y el soporte anular (II) para que no se mueva. Tambin conocidos como dados, los dimetros de agarre tienen unos radios para que no corte el material. Como se ve en la figura 2 (Copa Erichsen).

Fig. 2 Ensayo Erichsen de embuticin profunda.La precisin de sujecin y, por lo tanto, las fuerzas de friccin vienen determinadas por el hecho de que, de acuerdo con la norma de colgadura de embuticin est fijada con una precisin de 0.0.5 mm para todos los espesores de la probeta.

De acuerdo con estas disposiciones a distintos espesores de probeta corresponden tambin presiones diferentes. Sin embargo, en parte se emplean actualmente aparatos en los que la presin de la porta probeta se mantiene constante, llegando a ser de 1000 kp.

La abertura de la gua depende de las caractersticas de la probeta, o sea el espesor.

Hay dos tipos de probeta que especifican la norma; rectangulares y circulares.La probeta ha de sujetarse de manera que la bola ataque en un punto situado por lo menos 38 mm del borde de la probeta de cada extremo, para efectuar la prueba de la copa, e igual del borde despus de la primera prueba de centro a centro si se hacen ms pruebas en la misma probeta. La norma ASTM E.643 indica hacerse 3 pruebas mnimo.

Antes de empezar el ensayo se mide con toda exactitud el espesor de la probeta a examinar (con un calibrador), con una precisin de 0.01 mm. La probeta as como la bola y matriz se engrasan, y se va presionando la bola sobre la probeta previamente sujeta con un avance de 0.1 mm/seg.

La posicin cero del indicador de cartula es aquella en la que la punta esfrica, al avanzar, llega a tocar la probeta sujeta. El desplazamiento mximo de la bola hasta que se produce la primera fisura, se clasifica de embuticin o ductilidad. Esta tiene que medirse e indicarse con una precisin de 0.01 mm.

La carga y la altura de rotura se determina por la observacin de aparatos (que est integrado en la maquina). Los datos de la carga y altura se miden, por medio de un indicador de cartula que es el que registra la altura que va adquiriendo hasta que suceda la fractura y para observar la lectura debe ser paralelamente y no debe estar inclinado o de lado el indicador.

El manmetro o indicador de carga es el que va a registrar la carga, est compuesto por dos agujas de tal manera que la carga mxima se queda congelada o se registra en ese punto, o sea que ya se produjo la ruptura en la probeta, y la otra se regresa al iniciar la ruptura, o sea que es ms grande la carga mxima, y su deformacin es ms grande que la carga que se est aplicando.

Sistema electrohidrulico.El equipo WPM-TZP contaba con tres actuadores hidrulicos (ver figura 4), uno de sujecin (18) y otro de medicin (15), montados sobre el principal llamado pistn de trabajo (12). Este dispona de 283 cm2 de rea efectiva que le permita alcanzar fuerzas del orden de 15 toneladas, como primer paso la mquina cortaba muestras de 52 mm de dimetro con la accin de este pistn.

Figura 4. Esquema seccionado y simplificado de los actuadores

hidrulicos de la unidad WPM-TZP

III. Metodologa del ensayo

A continuacin se proceder a realizar la prctica de ductilidad con ayuda de una probeta la cual ser de acero comercial A-366.1.- Una vez entrando al taller de ingeniera mecnica, lo primero que se revisara es que el alumno cuente con una bata azul y botas, esto se har con la finalidad de mantener al alumno bajo condiciones de seguridad.

2.- Se proporcionara una probeta de acero comercial con la cual se llevara a cabo la prctica.

3.- Una vez obtenida nuestra probeta, procederemos a conectar la maquina a un tomacorriente y de igual manera revisar el nivel de aceite de la misma. Dejaremos que esta se caliente un poco.

Nivel de aceite4.- Se revisara que las agujas tanto del manmetro como del indicador de caratula se encuentren en cero.

5.- Procederemos a colocar la probeta sobre el dispositivo de sujecin el cual se va ajustando poco a poco hasta lograr la sujecin adecuada.

6.- Se accionara la palanca de carga para darle una velocidad por medio del potencimetro a .25mm/s. Y observaremos como el punzn junto con el dado se empieza a elevar. Palanca de carga Potencimetro

7.- Subir el indicador constantemente hasta que este mismo tenga contacto con la probeta y as mismo con el palpador de nuestra maquina. Una vez que est sujeta la probeta comenzaran a desplazarse las agujas del manmetro e indicador.

8.- Una vez que la aguja del indicador se detenga aumentaremos en el potencimetro 5 divisiones (la mitad del rango de una dimensin).9.- Se deber estar muy atento a la aguja del indicador ya que cuando esta caiga inmediatamente se bajara la palanca de carga y se regresara el potencimetro a cero.

10.- Procederemos a extraer nuestra probeta para visualizar los resultados obtenidos, como podremos darnos cuenta la altura de la copa fue de 10.81mm y su correspondiente carga mxima es de 5200 lb. 2400 kg para nuestro primer ensayo.

11.- Una vez tomados los datos, se proceder a introducir la probeta para el segundo clculo, cuidando la distancia entre copas.

12.- Se volver a subir la palanca de carga para que el identador sujete la probeta y se le dar una velocidad.

13.- Nuevamente las agujas tanto del manmetro como la del medidor se desplazaran para registrar la carga y la altura de la copa.

14.- Una vez que la aguja del indicador se detenga, le daremos un poco mas de velocidad con ayuda del potencimetro.15.- Nuevamente deberemos estar atentos a la aguja negra del indicador, y cuando esta caiga, bajemos la palanca y regresemos el potencimetro a cero.

16.- Una vez hecho, retiramos la probeta y observamos los resultados. Lo obtenido es una altura de copa de 11.3mm y una carga mxima de 5500 lb. 2480 kg, para nuestro segundo ensayo.

17.- Volveremos a insertar nuestra probeta para llevar a cabo nuestro tercer ensayo, teniendo en cuenta la distancia entre copas.18.- Se acciona la palanca para que el identador sujete la probeta, una vez hecho se le aplica la velocidad con el potencimetro.

19.- Comenzaran a desplazarse las agujas del manmetro y del medidor las cuales nos darn los resultados de carga mxima y altura de copa.

20.- Una vez que la aguja del indicador se detenga daremos un poco mas de velocidad girando el potencimetro. 21.- Enseguida nos posicionaremos de frente a la mquina para observar el momento en que la aguja negra del medidor caiga, en ese instante se bajara la palanca de carga y se regresara a cero el potencimetro.

22.- Extraeremos nuestra probeta y observaremos el tercer resultado, teniendo una altura de copa de 11.04 mm. Y una carga mxima de 5300 lb. 2450kg.

23.- Una vez terminados nuestros ensayos procederemos a desconectar la maquina.24.- Obtenidos nuestros datos, nos ayudaremos con unas tablas que nos proporcionara el profesor para obtener el calibre y el espesor de nuestra lamina comercial.

La cual nos da un calibre de 18 y un espesor de 0.0478 plg. 11.00 mm.

IV. Equipo utilizado

Maquina de acopamiento:

Palpador esfrico de dimetro 0.875plg. 0.002plg. (22.22 0.05mm) limpio y libre de oxido:

Indicador caratula legibilidad 0.0025 plg. 0.05mm. (medir altura de la copa):

Manmetro (lectura de carga aplicada en kg lb. Con aguja de arrastre para determinar la carga mxima aplicada):

Probeta lamina comercial A-366

Tablas de datos:

V. Norma utilizada

ASTM E643-84

Standard Test Method for Ball Punch Deformation of Metallic Sheet Material

Deformacin Con Punzn de Bola Para Materiales de Lmina Delgada

La prueba de Deformacin con golpe de bola es utilizada para evaluar la ductilidad de una hoja metlica, la prueba incluye un estiramiento de ambos lados del objeto en cuestin (placa metlica). Idealmente no est creado para tensar metales, sino que suelta la pieza una vez que es arqueada hasta un nivel especifico, ya sea donde la pieza se fractura o quiebra es entonces cuando termina la prueba.

La bola es la pieza que penetra o golpea la lmina metlica, y se mueve para estirar o fracturar la carga dando como resultado la culminacin de la prueba. Es bien sabido que el resultado de la prueba puede variar segn la fuerza de agarre, lubricacin, y criterio para determinar cuando finaliza la prueba.

EQUIPO

La mquina de copeo (Fig. 1) cualquier maquina utilizada para la prueba de deformacin por golpe con bola podr ser equipada para sostener la pieza con un mnimo de fuerza de 2200 lbf (9800 N), esto podr tener un martillo o penetrador en forma de esfera capaz de forzar la parte central de la pieza, a travs de un molde de elevacin hasta que se d por terminada la prueba.

PIEZAS DE PRUEBA

1.Numero de pruebas.- un mnimo de tres pruebas deben ser realizadas, cuando se requiere de mayor precisin, ver la seccin nueve para determinar el nmero de pruebas a llevar a cabo.

2.Tamao de la pieza.- las piezas en bruto pueden ser circulares o rectangulares, la anchura mnima (o dimetro) podra ser 3.5 pulg. (90 mm), cuando se evalen piezas rectangulares la copa no debe estar ms cerca de 3.0 pulg. (75 mm) de centro a centro, y el centro de cualquier copa no debe estar a menos de 1.5 pulg. (38mm) de la orilla de la pieza.

Nota. El ancho mnimo de la pieza debe ser 2.5 pulg. (65mm) para maquinas incapaces de acomodar o adaptar piezas ms anchas.

3.Grosor de la Pieza.- Este mtodo aplica para un grosor entre 0.008 0.080 pulg. (0.20 2.0mm), el molde superior apropiado es mostrado a continuacin, cuando el grosor de las piezas probadas es menor a 0.020 pulg. Es recomendable que el molde superior tenga capacidad de nivelacin propia. Cuando el grosor de las piezas probadas es mayor a 0.080 pulg. Los estatutos indican soltar la presin necesaria a fin de prevenir abolladuras o marcas en el molde superior, la apertura apropiada debe ser hecha entre el usuario y el proveedor del equipo.

PRUEBA DE RAPIDEZ

1.La rapidez del penetrador o martillo debe ser entre 0.2 y 1.0 pulg. /min. (0.08 y 0.40 mm/s)

2.Ya para finalizar la prueba, la velocidad debe reducirse al lmite ms bajo, con la intencin de determinar con mayor exactitud el punto final de la prueba.

CARGA

Cuando las agujas del identador de carga, una de las dos se regresa y la otra se detiene ya finalizo la prueba.

La altura de la copa es el desplazamiento del penetrador medido por el indicador de alturas.

REPORTE

Identificacin del material, No de pruebas, tipo de lubricante, carga promedio mxima fuerza y mtodo de sujecin, grosor del material, etc.

DIN 50101

DIN 50101-1

Prueba de metales; la prueba de acopamiento Erichsen en hoja y tira de metal debe tener un ancho de 90 mm y un espesor de 0.2 mm hasta 2 mm.

DIN 50101-2

Prueba de metales; la prueba de acopamiento Erichsen en hoja y tira de metal debe tener un ancho de 90 mm y un espesor de 2 mm hasta 3 mm.

VI. Dibujo de la maquina

Ovando Aguilar Hugo Esteban Mecnica de materiales

Instituto Tecnolgico de Tlalnepantla

Escala

1:10

Ductilidad

Maquina acopamientoNo. de documento: Doc1

VII. Dibujo de la probeta antes del ensayo

Ovando Aguilar Hugo Esteban

Mecnica de materiales

Instituto Tecnolgico de Tlalnepantla

Escala

1:10

Ductilidad

Probeta antes de ensayo

No. de documento: Doc2

VIII. Dibujo de la probeta despus del primer ensayo

Ovando Aguilar Hugo EstebanMecnica de materiales

Instituto Tecnolgico de Tlalnepantla

Escala

1:10

Ductilidad

Probeta primer ensayo

No. de documento: Doc3

IX. Dibujo de la probeta despus del segundo ensayo

EMBED PBrush Ovando Aguilar Hugo Esteban Mecnica de materiales

Instituto Tecnolgico de Tlalnepantla

Escala

1:10

Ductilidad

Probeta segundo ensayo

No. de documento: Doc4

X. Dibujo de probeta despus del tercer ensayo

Ovando Aguilar Hugo Esteban Mecnica de materiales

Instituto Tecnolgico de Tlalnepantla

Escala

1:10

Ductilidad

Probeta tercer ensayo

No. de documento: Doc5

XI. Tabla de datos

Tabla de calibres y espesores de laminas metlicas:

XII. Clculos realizados

Para obtener el calibre de nuestra probeta tanto como su espesor procederemos a realizar los siguientes clculos:Para obtener la altura promedio que registro el palpador, sumaremos las tres alturas de copa y as mismo este resultado la dividiremos entre tres, el promedio obtenido se buscara en las tablas para poder determinar el calibre de nuestra probeta.10.81+11.03+11.04= 32.8832.88/3=10.96 altura promedio

XIII. Tabla de resultados

Altura Promedio:Altura de copa 1

10.81 mm.

10.96 mm.

Carga mxima 1

5200 lb.

2400 kg.

Altura de copa 2

11.03 mm.

Carga mxima 2

5500 lb.

2480 kg.

Altura de copa 3

11.04 mm.

Carga mxima 3

5300 lb.

2450 kg.

Respecto a la tabla numero 4:Tabla No. 4 Troquelabilidad

Olsen: punzo de bola de 7/8 diam.Erichsen: punzn de bola de 20 mm. diam.DurezaCalibre

Pulgadas

Milmetros

65RB

180.0478

11.0 mm.

XIV. Cuestionario

Demostrar o calcular los valores del dimetro y de la altura para un recipiente si tenemos o utilizamos una lamina de acero con un dimetro en black o silueta, de 40cm.

XV. Conclusiones

El ensayo de ductilidad nos mostr la capacidad que un material puede tener de carga y a su vez, hasta donde puede llegar su fractura cuando se le aplica una carga mayor a la que esta especificada por alguna norma ya establecida.

Los materiales duros son los que resisten menos carga y los blandos tienen mayor resistencia a la carga, de esa forma se asume que la tenacidad en un material es la caracterstica ms propia para tener una alta resistencia.

La norma nos establece unos datos casi exactos para resistir una carga determinada, pero en la prueba nos podemos dar cuenta que son mas resientes a la presin de la misma carga ejercida.

XVI. Bibliografa

En de materiales y control de efectos en la industria del metal, volumen 3 , Hans Statesman, editorial Urmos S.A.

Ensaye e inspeccin de los materiales en ingeniera-

Harmer E. Davis, George Earl Troxell-

Clement T. Wiskocill-

Editorial Continental

Mecnica de materiales

Robert W. Fitzgerald, Eddison- Wesley

Editorial AlfaomegaFatiga de materiales, P.G.Forres

Editorial Urmos S.A.NORMA ASTM E-643

http://www.monografias.com/trabajos23/embutido-chapas/embutido-chapas.shtml

EMBED PBrush

EMBED PBrush

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Mecnica de materialesPgina 27