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Instituto Tecnológico de Tlalnepantla.
Departamento de Metal Mecánica.
Laboratorio de Ingeniería Mecánica.
Sección: ENSAYOS DESTRUCTIVOS.
Practica Nº 4
Ensayo de Compresión http://rostrorodriguez2007.blogspot.com/
Alumno: Rostro Rodríguez Ernesto Joel.
Profesor: Ing. José Enrique Márquez Eloiza.
Grupo 1
Fecha de realización: 14 de Abril del 2011 Fecha de entrega: 5 de Mayo del 2011
Periodo escolar Enero-Junio 2011
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ÍNDICE
PAGINAS
CONSIDERACIONES TEÓRICAS…………………………………..………………………
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PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO……………………………………………………......………………
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EQUIPO UTILIZADO………………………...……….……………………….………….
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NORMAS UTILIZADAS
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DIBUJO DE LA MAQUINA……………………………………………….………………….…..
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DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYO…………………………….……………………….…………
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DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYO………………………………………………………………….……
15
TABLA DE DATOS………………….…………………………………………….………..
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CÁLCULOS
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11
TABLA DE RESULTADOS
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GRAFICAS
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18
CUESTIONARIO
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CONCLUSIONES
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BIBLIOGRAFÍA
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CONSIDERACIONES TEÓRICAS
ALCANZE
En ingeniería, el ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material. Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal. CONSIDERACIONES TEÓRICAS
El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen o un acortamiento en determinada dirección. En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción como de compresión. En un prisma mecánico el esfuerzo de compresión puede caracterizarse más simplemente como la fuerza que actúa sobre el material de dicho prisma, a través de una sección transversal al eje baricéntrico, lo que tiene el efecto de acortar la pieza en la dirección de eje baricéntrico. La dificultad de aplicar una carga verdaderamente concéntrica o axial. El carácter relativamente inestable de este tipo de carga en contraste con la carga tensada. Existe siempre una tendencia al establecimiento de esfuerzos flexión antes y a que el efecto de las irregularidades de alineación accidentales dentro de la probeta se acentúa a medida de que la carga prosigue. La fricción entre los puestos de la máquina de ensayo o las placas de apoyo y las superficies de los extremos de las probetas debido a la expansión lateral de esta. Esto puede alterar considerablemente los resultados que se obtendrían si tal condición de ensayo no estuviera presente.
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CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Las aéreas seccionales relativamente mayores de la probeta para ensayo de compresión para obtener un grado apropiado de estabilidad de la pieza. Esto se traduce en la necesidad de una maquina de ensayo de capacidad relativamente grande o probetas tan pequeñas y por lo tanto tan cortas que resultan difícil de obtener de ellas mediciones de deformaciones de precisión adecuada. Se supone que desean las características simples del material y no la acción de los miembros estructurales como columnas de modo de que la atención se limita aquí al bloque de compresión corto. Requerimientos para una probeta de compresión: Para el esfuerzo uniforme de la probeta de compresión, una sección circular es preferible a otras formas. Sin embrago, la selección cuadrada o rectangular se unan frecuentemente y para piezas manufacturadas, tales como el azulejo, ordinariamente no resulta posible cortar probetas que se ajustan a ninguna forma en particular. La selección de la relación entre la longitud y el diámetro de una probeta de compresión parece ser más o menos un compromiso entre varias condiciones indeseables. A medida que la longitud de la probeta se aumenta, se presentan una tendencia creciente a hacia la flexión de la pieza, con la siguiente distribución no uniforme del esfuerzo sobre una sección recta. Se sugiere una relación entre altura y diámetro de 1 como límite superior practico. A medida que la longitud de la probeta disminuye, el efecto de la restricción friccional en los extremos se toma sumamente importante; así mismo para la longitudes menores de aproximadamente 1.5 veces el diámetro, los planos diagonales a lo largo de los cuales la falla se verificaría en un probeta más larga intercepta la base, con el resultado de que la resistencia aparente se aumenta. Comúnmente se aplica una relación entre longitud y diámetro de 2 o más, aunque la relación entre altura y diámetro varié para materiales diferentes. Los extremos a los cuales se aplica la carga deben ser planos y perpendiculares l eje de la probeta o de hecho, convertidos así mediante el uso de cabeceo y dispositivo de montaje.
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CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Probeta estándar: Las probetas para los ensayos de compresión de materiales metálicos recomendados por la ASTM. Las probetas cortas son para usarse con metales antifricción. Las de probetas medianas ara uso general y las probetas largas para ensayo que determine el modulo de elasticidad. Las deformaciones verdaderas involucradas en el proceso de conformado plástico son del orden de 2 a 4 (mucho mayores que las que obtienen en un ensayo de tracción) con altas tasas de deformación. • El ensayo de compresión entre bloques es más conveniente para obtener información
sobre el comportamiento del material en procesos de conformado.
plástico de metales, la presión se describe como: tensión de fluencia del estado tensional correspondiente, g(f) función de la fricción en la interface piezaherramienta, h(c) función de la geometría (de la pieza y de la herramienta).
• En conformado
Ensayo de compresión entre bloques • Se somete al material a una carga axial de compresión. Probetas: cilindros o prismas
rectos de caras paralelas. Aplicación de la carga: axial y centrada (para que el estado tensional sea uniforme) Se miden cargas y acortamientos. Diagrama convencional: • Observaciones:
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CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Admite grandes deformaciones no hay estricción posibilidad de pandeo la fricción genera triaxialidad de tensiones y no homogeneidad de deformaciones • Tensiones: • Deformaciones: • En régimen elastoplástico:
Para trabajar en el primer cuadrante del gráfico de tensiones vs. Deformaciones Compresión entre bloques • Esquema del ensayo: • Observación: para eliminar la influencia del coeficiente de forma se obtienen curvas para diversas relaciones D0/h0, con ellas se trazan curvas σ vs D0/h0 a deformación constante,
extrapolando estas curvas a D0/h0=0 se obtiene una curva ideal (curva básica de tensióndeformación) no afectada por el roce.
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CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Fricción entre probeta y placas: dificulta y llega a impedir la expansión de los extremos de la probeta, se atenúa hacia la zona central y prácticamente desaparece a una distancia de los extremos, aproximadamente igual a un diámetro: Abarrilamiento; origina zonas internas no deformadas. Puede minimizarse con lubricación adecuada.
Camas y bloques de apoyo. Los extremos de las probetas de compresión deben ser planas para no causar concentraciones de esfuerzos y deben ser perpendiculares al eje de la pieza para no causar flexión debida a la carga excéntrica.
8 INSTITUTO TECNOLOGICO DE TLALNEPANTLA SUBDIRECCION ACADEMICA INGENIERIA MECATRONICA INTEGRACION DE SISTEMAS DE MANUFACTURA INDUSTRIAL MECANICA DE MATERIALES Grupo 1 Reviso
Realizo
Rostro Rodríguez Ernesto Joel
Ing. Márquez Eloiza José Enrique
Procedimiento del Ensayo 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)
Fig. a
Fig. b
Paso 2
Nos familiarizamos con la máquina e instrumentos de ensayo y se colocan los aditamentos correspondientes para sujetar la probeta (Fig. c) Se procede a bajar la maquina para colocar la probeta en el lugar iinducado, asegurando que este lo mas centrada pocible a la base (fig. d) Fig. c
Fig. d
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. e) y un indicador de caratula correctamente calibrado en la parte inferior de la maquinaria (fig. f) Fig.e
Fig. f
Paso 4 Procedemos a bajar el plato superior hasta que casi esté a punto de tocar la probeta (1-2 mm) (fig. g) Nos cercioramos de que el extensómetro este correctamente colocado antes de comenzar nuestra practica (fig. h) Fig. g
Fig. h
Rostro Rodríguez Ernesto Joel
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5 DE MAYO MAYO DEL 2011
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Realizo
Ing. Márquez Eloiza José Enrique
Rostro Rodríguez Ernesto Joel
Procedimiento del Ensayo Paso 5 Cuando la maquina es puesta en marcha el indicador de caratula antes mencionado es puesto a cero (fig.i) Y se procede a ir tomando los datos mostrados por nuestra maquina (fig. j) Fig. i
Fig. j
Paso 6 Mientras la carga va en aumento veremos como la probeta se comprime poco a poco (fig. k) 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. l) Fig. k
Fig. l
Paso 7 Conforme el tiempo y la carga aumentan la probeta terminara por comprimirse hasta que nuestra maquina no pueda ofrecer mas presión (fig. m). Ya que acabamos con nuestro ensayo procedemos a tomar las nuevas medidas de nuestra probeta Fig.m
Fig.n
Rostro Rodríguez Ernesto Joel
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5 DE MAYO MAYO DEL 2011
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EQUIPO UTILIZADO
EQUIPO UTILIZADO
Vernier: Para tomar las medidas de las probetas con las que se realizara el ensayo
Probeta
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
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Normas Utilizadas Y Dibujo de la Maquina
Norma empleada. ASTM-E9-70 ESTÁNDAR METTHOSD OF COMPRESSION TETING OF METALLIC MATERIALS AT ROOM TEMPERATURE El procedimiento de la prueba fue realizada de acuerdo a la norma especificada que es ASTM-E9-70, cabe destacar que la prueba que realizamos fue una prueba destructiva continuación describimos el proceso que fue llevado de acuerdo a las especificaciones de la misma. Como primer paso tenemos debemos verificar que la probeta esté libre de rebaba y polvo, tomar las medidas de la probeta por medio de un calibrador vernier antes del ensayo. Como siguiente paso debemos de lubricación, este procedimiento, el cual no fue llevado a cabo por indicaciones hechas por el profesor, la indicación fue nula debido a que la maquina presentaba “residuos”, es decir restos de material lubricante, la norma indica que puede ser
gel de petróleo, pero también se puede utilizar manteca.
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DIBUJO DE LA MAQUINA
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DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYO
DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYO
Longitud inicial: 25.3 mm Diámetro inicial: 12.6mm
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DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYO
DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYO
Longitud Final: 16.44 mm Diámetro Final: 12.6 mm
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TABLA DE DATOS
TABLA DE DATOS
TABLA DE DATOS
Carga 1250 2500 3750 5000 6250 7500 8750 10000 11250
mm
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CALCULOS
CALCULOS
AREA
2
=
4
=
(3.14159)(12.03)2
=
2 4
4
=
(3.14159)(16.44)2 4
=
=
456.92 2 4
849.08 2 4
==
=
.
.
ESFUERZO
= | −
| |
=
= 22.5 −
25.3 25.3
=
− . =
ESFUERZO DE CEDENCIA
=
11,250 = = . . 2 1.1423
ESFUERZ DE COMPRESION
=
25,000 = = . . 2 1.1423
MODULO DE ELASTICIADAD
∈=
= , ,
PORCENTAJE DE ACORTAMIENTO
% =
− 100 = 16.44 − 25.3 100 = −35 % 25.3
PORCENTAJE DE ENSANCHAMIENTO
% =
− 100 = 2.1227 − 1.1423 100 = 85 % 1.1423
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TABLA DE RESULTADOS Y GRAFICAS
TABLA DE RESULTADOS Podemos observar que la carga máxima fue de 11250 kg aproximadamente TABLA DE DATOS
Carga
mm
1250
0.13
2500
0.2
3750
1.78
5000
3.05
6250
6.34
7500
8.85
8750
11.9
10000
13.35
11250
14.59
GRAFICAS 16 14 12 10
m m
8 6 4 2 0 0
20 00
4000
6 00 0
Carga
8000
10000
12 0 0 0
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA SUBDIRECCIÓN ACADEMICA MECÁNICA DE MATERIALES PERIODO ENERO-JUNIO 2011
Realizo: Ing. Márquez Eloiza José Enrique
Reviso: Ing. Márquez Eloiza José Enrique
CUESTIONARIO DEL ENSAYO DE COMPRESION clasific ación. 1.-La norma ASTM E-9 reconoce tres tipos de probetas, mencione y grafique su clasificación. 2.- Explique las propiedades físicas y mecánicas que determina el ensayo de compresion 3.-El ensayo de compresión consiste en : 4.-Mencione la aplicaciones de la prueba de compresión en uso industrial 5.-Durante el desarrollo de la práctica que representa la carga de ruptura. 6.- Explique a que se le conoce como material maleable 7.-Mencione los tipos de mordaza que se ocupan para la sujeción de probetas 8,Explique el procedimiento de armado de maquinaria asi como los cuidados que se deben tomar para obtener un resultado satisfactorio. 9.-Mencione las habilidades adquiridas durante el ensayo. 10.- Represente mediante un cuadro sinóptico los puntos mas primordiales para el control y desarrollo del ensayo de compresión.
__________________ Rostro Rodriguez Ernesto Joel
Ing. Márquez Eloiza José Enrique
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CUESTIONARIO
1. a) Probeta Corta b) Probeta Mediana c) Probeta Larga
2. Fuerza axial, esfuerzos cortantes, momentos flexionantes, esfuerzo de compresión, modulo de elasticidad, esfuerzo de cedencia. 3. Consiste en aplicar una carga en un material para comprobar sus propiedades y asi la deformación que tendrá ante la compresión 4. El ensayo de compresión usualmente se usa para comprobar la resistencia de aceros aunque también es usado en hormigones para realizar construcciones mucho más seguras 5. Para evaluar la resistencia de un material a la compresión es necesario llevarlo a la rotura asi sabremos si es adecuado para el trabajo que se realizara con el. Por ejemplo el concreto usado para la construcción de un puente 6. Gracias a este ensayo se nos enseño el uso adecuado 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. Mordazas cuneiformes para ensayos de tensión de metales, platos para colocar probetas 8. Para asegurar un buen resultado en nuestro ensayo lo mas importante importante es familiarizarse con la maquinaria y el material usado así tendremos datos precisos en el menor tiempo posible. Lo primero que haremos en la preparación de nuestro ensayo es colocar la probeta encima de una base de metal con las dimensiones necesarias para sostener la probeta, asi como otro plato en parte superior que hará contacto con nuestra probeta, seguiremos seleccionando la carga adecuada según el material con el que contamos y por ultimo tomaremos los datos obtenidos. Lo primordial de un ensayo es conocer nuestro material de trabajo
9. Aprendimos la adecuada utilización de la la máquina de ensayos de compresión, así como el uso de diferentes aparatos como el extensómetro, vernier, graficadora, etc. Asi como trabajar en equipo asumiendo un papel cada persona que ayudo en la realización del ensayo
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CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
En este ensayo podemos apreciar varias propiedades mecánicas de los materiales frente a la compresión así como la deformación que sufrió nuestra probeta La practica fue realizada satisfactoriamente después de seguir el procedimiento dado por el profesor, desde como acomodar la pieza en el plato de acero que nos sirvió de base asta la forma de tomar las medidas de la probeta después de el ensayo Lo aprendido en la practica nos servirá a futuro ya que es experiencia que seguimos acumulando que nos puede servir en algún momento de nuestra carrera
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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 Materiales y procesos de fabricación Autor: Paul de Garmo Editorial reverte
