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GONZALO RAFAEL RODRIGUEZ ESCAMILLA
El Aprendizaje
Descripción: ENSAYO REFERENTE A LA ACTIVIDAD SOLICITADA SOBRE TEMA VISTO Y TRATADO
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ENSAYO DE TRACCIÓN RESUMEN En el siguiente informe se llevara a la práctica los conceptos aprendidos en el aula de clases buscando aclarar dudas y fortalecer estos nuevos conocimientos adquiridos Demostrando así que la teoría dada por el docent docente e es de confia confiabil bilida idad d y correc correcta. ta. En el docume documento nto se encont encontrar rara a las prueba pruebas s reali realiada adas s en el laboratorio de tracci!n" donde se someten probetas de #cero #$%" &undici!n de 'ierro gris" en las cuales se someten a una fuera de tracci!n" tracci!n" para observar su comportamiento comportamiento por medio de la grafica grafica esfuero vs deformaci!n. &inalmente se reali! el respectivo análisis de las fracturas para clasificar el material entre frágil o d(ctil seg(n su tipo de fractura.
1 INTRODUCCIÓN
2 . METODOLOGIA EXPERIMENTAL
El ensayo de tracci!n es la forma básica de obtener informaci!n sobre el comportamiento mecánico de los materi materiale ales. s. Median Mediante te una máquin máquina a de ensay ensayos os se deforma una muestra o probeta del material a estudiar" # medi medida da que que se va defo deform rman ando do la mues muestr tra" a" se va registrando registrando la fuera fuera )carga*" )carga*" llegando llegando generalment generalmente e 'asta la fractura de la piea )alargamiento*. +ue a su ve ve se se tran trans sform forman an en en valo valore res s de tens tensi! i!n n y deformaci!n" Esta Esta prácti práctica ca tiene tiene el ob,eti ob,etivo vo inmedi inmediato ato de ilustr ilustrar ar"" mediante la e-periencia" las propiedades mecánicas de los materiales que se derivan a partir de un ensayo a trac tracci ci!n !n tale tales s como como modu modulo lo de elas elasti tici cida dad d de un material" el limite elástico" esfuero má-imo" la tensi!n de ruptura y ductilidad.
#ntes de comenar a realiar los ensayos de tracci!n se deben tomar las respectivas medidas de las probetas. Es muy importante ser bastante cuidadosos en la toma de esta estas s medi medida das s ya que que desp despu3 u3s s de some somete terr las las probet probetas as a los ensayos ensayos de tracci tracci!n !n por medio medio de la maquina universal" se van a comparar finales" tanto la longitud de la probeta como el diámetro de la misma. Despu3 Despu3s s de reali realiar ar todas todas las medida medidas s a nuestr nuestras as probetas" procedemos a efectuar el ensayo de tracci!n. Una Una ve ve term termin inad ado o el ensa ensayo yo se vuel vuelve ve a medi medirr la probeta para calcular la deformaci!n. 6ara realiar el laboratorio se uso la norma #S4M con los siguientes datos
M!dulo de elasticidad /El m!dulo de elasticidad es el compor comporta tamie miento nto de un materi material" al" es decir decir c!mo c!mo va a respon responder der a los esfuero esfueros s mientr mientras as este este en la ona ona elástica.0
:;orrugado de #cero #:$% :&undici!n gris Diámetro de la probeta % mm #pertura del e-tens!metro e-tens!metro 8= mm Tabla Ta bla 1 Características de probeta de Corrugado de Acero A-36 y Fundición gris para ensayo de tracción. tracción.
7elocidad de Ensayo 8 mm9min 6re:;arga )#cero #:$% y &undici!n gris* <==N Material
1imite elástico /El limite elástico o m!dulo de 2oung" es la tensi!n má-ima que un material puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes.0 Esfue Esfuero ro má-imo má-imo /El esfue esfuero ro má-imo má-imo es el mayor mayor punto punto de esfuer esfuero o del materi material al antes antes de deform deformars arse e formando un cuello o romperse" despu3s de este punto el material comiena a comprometer su integridad.0
Ilustración 1 Probeta estandarizada de Corrugado de Acero A-36 A-36 y Fundición gris
4ensi!n 4ensi!n de rotura /es la má-ima tensi!n que un material puede soportar al aplicarle una fuera de tracci!n antes de que se produca nec5ing" que es cuando la secci!n transversal del material comiena a contraer de manera significativa" significativa" 'asta romperse.0
3 . RESULTADOS Y ANALISIS
Duct Ductil ilid idad ad /1a du duct ctil ilid idad ad es un una a pr prop opie ieda dad d qu que e presentan algunos materiales" materiales" como las aleaciones metálicas o ma mate teri rial ales es as asfá fált ltic icos os"" lo los s cua ualles ba ba,,o la acc ccii!n de una fue uer ra" a" pu pued eden en deformarse plásticamente de man manera era sos sosten tenibl ibleme emente nte sin romperse0
3.1 CONVERSION DE DATOS 1os datos del ensayo de tracci!n fueron entregados por el soft>are saturn 8.=$. Este soft>are entrega los datos en forma forma de ;arga ;arga y alarga alargamie miento nto"" para para reali realiar ar el anális análisis is se transf transform orman an a variab variables les de esfuer esfueros os y defo deform rmac acio ione nes. s. # cont contin inua uaci ci!n !n se mues muestr tran an las las
1
ecuaciones que se tuvieron en cuenta para la conversi!n de las unidades.
σ =
σ vs ε Acero A-36
Carga ( N ) (1) Areainical de la probeta
600 400
Esfuerzo (!a)
De la ecuaci!n anterior se puede calcular el esfuero debido a que se conoce el área transversal inicial de la probeta la cual correspondía a "<<@AmmB<. 6ara calcular la deformaci!n en cada punto se divide el cambio de longitud entre la longitud inicial medida como se muestra en la siguiente ecuaci!n
ε
=
∆L L 0
0
0.02 0.04 0.06 0.08
r!"ica 1 es"uerzo #s de"or$ación %allada en &'cel
6ara 'allar el esfuero de fluencia se us! el criterio del =.
6ara calcular el área inter3s de las probetas de #cero: #$% y fundici!n de 'ierro gris se utili! la ecuaci!n $ y para la probeta de polímero de alta densidad se us! la ecuaci!n @.
2
0
Deformación (mm/mm)
(2 )
diametro
200
2
¿ (3 )
Area = π ∗¿
Esfuerz o vs #eformacion $ 600
Area= Espesor ∗ Ancho ( 4 )
400 Esfuerzo
6ara calcular el modulo elástico o el m!dulo de 2oung se seleccionaron dos puntos los cuales deben est3n por deba,o del límite elástico. ;on los puntos ya seleccionados se procedi! a calcular el modulo elástico con la siguiente ecuaci!n
E=
0
< F $%<"8?@ M6a G
2
¿ =29.2247 m m
Area
0.4
0.6
0.8
"
6ara calcular el modulo elástico se uso la ecuaci!n 8 en la cual se usaron los siguientes datos
6ara calcular el área de inter3s en esta probeta se usa la ecuaci!n $ reemplaando el valor del diámetro.
2
0.2
r!"ica ( &s"uerzo #s de"or$ación)
3.2 . ACERO A-36
2
0
Deformacion %
( σ 2−σ 1 ) ( 5 ) ( ε 2− ε 1 )
6.1 mm
200
= π ∗¿
2
6.1 mm 2
2
2
¿ =29.2247 m m
Area
= π ∗¿
σ vs ε 'un#icion #e ierro ris 3%0 300 2%0
r!"ica 3 Características del Acero A-36 en el laboratorio.
200
Esfuerzo (!a)"%0 En lagráfica @ se puede observar el comportamiento del acero #:$%" de esta grafica se obtuvieron los siguientes datos. • • • • •
r!"ica * es"uerzo #ersus de"or$ación +, / Fundición de %ierro de gris
A36 1a fractura en esta probeta genero un cuello en forma de taa y cono como se puede observar en la siguiente imagen" lo que nos permite determinar que este material ante un esfuero de tracci!n es d(ctil.
En este material al igual que el #cero #:$% se us! el criterio del =.
Esfuerzo *s Deformacion +orcen,ua-
3%0 300 2%0 200
Esfuerzos(!a)
"%0 "00
Ilustración ( Probeta de acero A36 Fracturada
%0 0
3.3 FUNDICION DE HIERRO GRIS
0
0.%
Deformacion$
6ara calcular el área de inter3s en esta probeta se usa la ecuaci!n $ reemplaando el valor del diámetro.
r!"ica 0 &s"uerzo #s de"or$ación)
6ara calcular el modulo elástico se uso la ecuaci!n 8 en la cual se usaron los siguientes datos
3
3.4 POLIMERO DE ALTA DENSIDAD < F =="?$H M6a G
6ara calcular el área de inter3s en la probeta de polímero de alta densidad se usa la ecuaci!n @" despe,ando se obtiene lo siguiente #F$.$mm J <.88====
σ vs ε 'un#icion #e ierro ris
En la gráfica $ se puede observar una irregularidad esto se debe a que el e-tenciometro fue retirado por que este alcano su má-ima longitud de apertura" al momento que se retira el e-tenciometro se empiea a graficar como menos precisi!n.
400
Esfuerzo (!a) 200
σ& σa
0
00.0"
Deformación (mm/mm)
σ vs ε !o-imero #e A-,a #ensi#a#
r!"ica 6Características de la "undición de %ierro gris en σ el laboratorio.
3%
En la anterior grafica se puede observar el comportamiento de la fundici!n de 'ierro gris" de esta grafica se obtuvieron los siguientes datos.
r!"ica 2 es"uerzo #s de"or$ación Polí$ero de alta densidad
1a fractura en esta probeta no g3nero cuello como se puede ver en la siguiente imagen" esta característica nos ayud! a determinar que la fundici!n ante un esfuero de tracci!n se comport! de forma frágil" esta afirmaci!n concuerda con los datos ya que si se analia la grafica ? se puede observar que la ona plástica del material es muy pequeIa y su esfuero (ltimo es igual al punto de ruptura tal cual c!mo se comporta un cerámico.
6ara este material al igual que los dos anteriores se estim! el esfuero de fluencia con el criterio del =.
Esfuerzo vs #eformación$ 3% 2%
Esfuerzo (!a) "% % -%0
%0
"00
"%0
200
Deformación$ r!"ica &s"uerzo #s de"or$ación)
Ilustración 3 Probeta de Fundición de ierro gris "racturada
6ara calcular el modulo elástico se usa la ecuaci!n 8 y los siguientes datos
4
< F 20&06328%13M6a G
ar, i,e 3%
σa 2% σ Esfuerzo en !a "% % -%0
"
2
3
4
%
6
Deformacion (mm/mm) Ilustración *Cri$padora
r!"ica 4 Características del polí$ero de alta densidad
)Li5ipedia* • • • • •
Esfuero Ultimo 30&%10120M6a 6unto de ruptura Kndefinido Esfuero de fluencia <<"@<< M6a M!dulo Elástico 34"2"&%8 M6a 1imite Elástico <"@A= M6a
@..< TROQUELADORA
/Se denomina la troquelarían a la operaci!n mecánica que se utilia para agu,eros en c'apas de metal" láminas de plástico" papel o cart!n. /
En este material se pudo concluir que es altamente d(ctil ante un esfuero de tracci!n ya que al terminar el recorrido en la maquina universal de ensayos el polímero formo cuello pero no se rompi!" esto se puede corroborar con la grafica < ya que despu3s de alcanar el esfuero ultimo el material sigue deformando plásticamente de una forma considerable.
4 MAQUINAS Y HERRAMIENTAS QUE FUNCIONAN CON ESFUERZOS DE TRACCION O COMPRESION 4.1 MAQUINAS Y HERRAMIENTAS QUE FUNCIONAN A COMPRESION
Ilustración 0Tro5ueladora
)Li5ipedia*
@.. CRIMPADORA
4.2 MAQUINAS Y HERRAMIENTAS QUE FUNCIONAN A TRACCION
/Una crimpadora o tambien conocida como pinas de compresion" es una 'erramienta utiliada para corrugar o crimpar dos pieas metalicas o de otros materiales maleables mediante la deformacion de una o ambas.0
@.<. REMACHADORA /Es un dispositivo mecánico que se utilia para colocar remac'es" ya sea en procesos industriales o en aplicaciones dom3sticas.0
5
•
•
1a fundici!n de 'ierro gris se comporta como un cerámico por su alto contenido de carbono. 6ara realiar la prueba y comparar resultados se deben tener probetas estandariadas y realiar la prueba a una velocidad constante.
6 .REFERENCIAS Ilustración 6 e$ac%adora •
. CONCLUSIONES •
El polímero conservo características elásticas a pesar de tener deformaci!n plástica. •
•
El polímero a comparaci!n del acero y la fundici!n de 'ierro gris tiene unlímite elástico menor pero una regi!n plástica mayor" esto ocasiono que el polímero no llegara a la fractura y detuvierala prueba.
6
#s5eland" D. R." 6'ule 6. 6. )<==$* 1a ciencias e Kngenieria de los materiales"Me-ico" D.&. 4'omson" ;uarta edicion.
N. #. de Sánc'e" &. ;orrea. uia de 1aboratorio" 6rueba de tracci!n. ;ali" 7alle del ;auca" Universidad #utonoma de ccidente.