ENSAYO DE COMPRESION EN METALES 1. OBJETIVO 1.1 Objetivo general .
Estudiar el comportamiento de los metales cuando están sometidos a cargas de compresión. 1.2 Objetivos específicos .
Estudiar las técnicas y normas utilizadas para realizar el ensayo de compresión en metales. Evaluar las propiedades mecánicas de los metales cuando están sometidos a cargas de compresión.
2. DEFINICIONES
El ensayo de compresión de metales consiste en someter una probeta metálica normalizada a fuerzas que tienden a acortar su longitud hasta romperla o hasta que falle por deformación. Algunos materiales frágiles (fundición, (fundición, ladrillo, productos productos cerámicos) cerámicos) tienen una resistencia mecánica a la tensión muy baja al compararla con la resistencia a la compresión. Esto motiva que el ensayo de compresión sea de gran utilidad para determinar las principales propiedades mecánicas de éstos materiales. 2.1. Acortamiento. Valor de deformación de la probeta tomada de las lecturas del deformímetro. 2.2 Deformación axial. Alargamiento o acortamiento que sufre un material cuando está sometido a fuerzas axiales. 2.3 Deformación lateral . Aumento o disminución de la sección transversal de un material cuando se lo somete a la acción de cargas axiales. 2.4 Longitud en el límite proporcional. Longitud de la probeta en el límite de proporcionalidad.
2.5 Diámetro en el límite de proporcionalidad . Diámetro del material en el límite de proporcionalidad.
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2.6 Coeficiente de Poisson. Relación entre la deformación transversal (lateral) y la deformación axial.
2.7 Recalcadura. Deformación provocada en el material cuando se aplica una carga de compresión. 2.8 Esfuerzo máximo de compresión . Valor máximo permisible de compresión para el que un material no se deforma permanentemente.
3. EQUIPOS Y MATERIALES
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Máquina universal de ensayos: Escala 0 - 40 Ton. Deformímetro. Calibrador. Discos opresores. Probeta. La probeta debe ser cilíndrica de diámetro do y altura lo, y la relación entre la altura de la probeta y su diámetro no debe exceder de tres (3) para evitar el fenómeno de pandeo. Balanza
4. DATOS INICIALES
Tomar las medidas de longitud inicial y diámetro inicial de la probeta. Do=1,7cm y Lo=5.6 cm. 5. LECTURAS
Lecturas de carga en kilogramos fuerza (kgf). Lecturas de deformación en diezmilésimas de pulgada (pulgadax10-4).
6. PROCEDIMIENTO
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Tomar medidas de diámetro y longitud de la probeta. Pesar la probeta Colocar la probeta entre los discos opresores de tal forma que garantice una carga axial. Graduar la velocidad de aplicación de la carga de acuerdo al material a ensayar. La velocidad debe ser gradual para evitar probables vibraciones. Accionar la máquina y tomar las lecturas de carga y deformación.
Una vez finalizado el ensayo tomar medidas de longitud y diámetro de la probeta.
7. LIMITACIONES DEL ENSAYO
Existen ciertas limitaciones que se presentan en la aplicación del ensayo de compresión; entre otras:
La dificultad de aplicar una carga verdaderamente axial que impide el abombado. Existe la tendencia al establecimiento de fuerzas flexionantes y al efecto de que las irregularidades.
8. DATOS FINALES
Tomar medidas de los valores de diámetro final y longitud final. Se aconseja tomar por lo menos tres valores por cada parámetro y promediar. Df= 1,9cm, Lf=4,5cm
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9. CALCULOS
Realizar con los valores tomados, la gráfica esfuerzo vs deformación unitaria (σ vs Є), marcar los puntos característicos. Carga(Kgf) Deformación (pulgx10^-4)
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000 27000 28000 29000 30000
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0 13 35 60 92 117 130 159 170 202 227 250 270 295 326 360 407 450 520 650 850 1130 1450 1790 2230 2570 2870 3200 3570 4038
Carga(N)
Deformación (mm)
9800 19600 29400 39200 49000 58800 68600 78400 88200 98000 107800 117600 127400 137200 147000 156800 166600 176400 186200 196000 205800 215600 225400 235200 245000 254800 264600 274400 284200 294000
0 330,2 889 1524 2336,8 2971,8 3302 4038,6 4318 5130,8 5765,8 6350 6858 7493 8280,4 9144 10337,8 11430 13208 16510 21590 28702 36830 45466 56642 65278 72898 81280 90678 102565,2
Esfuerzo (Mpa) Deformación (mm/mm) 43,18 0 86,35 0,0006 129,53 0,0016 172,70 0,0027 215,88 0,0042 259,05 0,0053 302,23 0,0059 345,40 0,0072 388,58 0,0077 431,76 0,0092 474,93 0,0103 518,11 0,0113 561,28 0,0122 604,46 0,0134 647,63 0,0148 690,81 0,0163 733,99 0,0185 777,16 0,0204 820,34 0,0236 863,51 0,0295 906,69 0,0386 949,86 0,0513 993,04 0,0658 1036,21 0,0812 1079,39 0,1011 1122,57 0,1166 1165,74 0,1302 1208,92 0,1451 1252,09 0,1619 1295,27 0,1832
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Determinar volumen inicial y final de la probeta. () Volumen(1) Volumen(2)
Volumen(1) = Volumen(1) = 12,71 cm^3
()
() Volumen(2) Volumen(2) = 12.75 cm^3
Determinar porcentaje de acortamiento Acortamiento (%) = ((Lo-Lf)/Lo)*100 Acortamiento (%) = ((5.6cm-4.5cm))/5.6cm)*100 Acortamiento (%) = 19.64 Determinar porcentaje de modificación de la sección.
Determinar volumen inicial y final de la probeta. () Volumen(1) Volumen(2)
Volumen(1) = Volumen(1) = 12,71 cm^3
()
() Volumen(2) Volumen(2) = 12.75 cm^3
Determinar porcentaje de acortamiento Acortamiento (%) = ((Lo-Lf)/Lo)*100 Acortamiento (%) = ((5.6cm-4.5cm))/5.6cm)*100 Acortamiento (%) = 19.64 Determinar porcentaje de modificación de la sección. Sección (%) = ((Af-Ao)/Af)*100 Sección (%) = ((2,83- 2,27)/2.83)*100 Sección (%) = 19.78
En el límite proporcional, determinar: Esfuerzo, Deformación unitaria, Longitud, Diámetro. El límite proporcional equivale al punto de color negro en la grafica (Esfuerzo vs Deformación unitaria): Esfuerzo: 733.99 Mpa Deformación unitaria: 0.01846 mm/mm Lfp=Lo – deformación lp Lfp= 5.6 cm – 0.1033cm Lfp=5.4967 cm
Dlp= Dlp= 1.715cm
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Determinar coeficiente de Poisson
µ=
µ=0.47
Determinar el esfuerzo de fluencia (método del 0.2%) El resultado de este ítem se obtuvo trazando una paralela a la línea de deformación elástica en la gráfica anterior, en el 0.20% de la deformación unitaria (mm/mm) dando como resultado en el punto de corte: Esfuerzo de fluencia (Mpa): 820.34
Determinar el módulo de elasticidad
E= E=
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37423 Mpa
Dibujar la forma como falló la probeta.
Como se puede observar la froma de la falla indica que es una material ductil (ACERO AISI 1020). El cual bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse.
Determinar el peso específico del material. Peso específico = densidad del acero /densidad del agua Peso específico= (7.87 gr/cm3)/ 1 gr/cm3 Peso específico= 7.87
10. PREGUNTAS
Qué diferencias existen en los diagramas de esfuerzo vs deformación unitaria para los ensayos de tensión y compresión? Las diferencia radica es que en el de tensión hubo ruptura de la probeta dando así un caída de esfuerzo, cosa que no se presenta en el diagrama de compresión, además que las deformaciones unitarias y los esfuerzos del diagrama de compresión son mayores que los de el diagrama de tensión.
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Enumere un grupo de materiales para los que es más útil la utilización del ensayo de compresión en la determinación de las propiedades mecánicas. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material. Se suele usar en materiales frágiles. La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que en tracción. Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal.
Enumere las normas nacionales e internacionales utilizadas en el ensayo de compresión de metales. A.I.S.I.- (American Iron and Steel Institute) Instituto Americano del Hierro y el Acero: AISI 1020 A.S.T.M.- (American Society of testing Materials) Sociedad Americana para prueba de Materiales: ASTM A108
11. LECTURAS RECOMENDADAS
SCRIBD. Ensayo de tensión - ensayo de compresión. [online].[28 de abril del 2013].Disponible en:( http://es.scribd.com/doc/44077244/ENSAYO-DETENSION). Sumitec. Acero grado Maquinaria. [online].[ 28 de abril del 2013].Disponible en:( http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%201020.pdf) Itescam. Comportamiento dúctil y frágil de los materiales. [online].[ 28 de abril del 2013].Disponible en: (http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r68070.PDF)
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12. CONCLUSIONES
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