UPTC DUITAMA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA RESISTENCIA DE MATERIALES PRÁCTICAS DE LABORATORIO ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA TENSIÓN Y COMPRESIÓN 1. OBJETIVO Desarrollar ensayos de tracción y compresión c on probetas de aluminio y acero para establecer características mecánicas de estos materiales.
2. DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD El desarrollo de la práctica tiene lugar en los laboratorios de la Uptc en Tunja, la actividad es esencialmente de observación observación y obtención obtención de resultados. Los datos y análisis de de resultados solicitados en esta guía deben ser desarrollados por grupos de tres estudiantes. No se aceptan
trabajos individuales ni de grupos mayores a tres estudiantes. 3. INTRODUCCIÓN Uno de los ensayos mecánicos tensión-deformación te nsión-deformación permite determinar varias propiedades de los materiales como el módulo de elasticidad, resistencia a la fluencia, resistencia última, resistencia a la rotura, porcentaje de elongación Energía de deformación, entre otras. Para el desarrollo de este ensayo se pueden aplicar las normas DIN 53455, ISO/DP 527, ASTM 638. En este caso se hace referencia a la norma tracción: E8M – 00, desarrollada por la American Amer ican Society for Testing and Materials – ASTM, por ser la más utilizada a nivel mundial.
4. ENSAYO DE TENSIÓN 4.1.Probetas 4.1. Probetas Para materiales metálicos las probetas se obtienen por mecanizado o por moldeo del material a ensayar. En el caso de productos con sección transversal constante como perfiles, barras u otros, se pueden utilizar como probetas las muestras sin mecanizar. La sección de la probeta puede ser circular, cuadrada o rectangular. En esta práctica de laboratorio los materiales empleados son aluminio y acero, con dimensiones elegidas dentro de lo admisible por la norma seg ún la siguiente tabla:
Figura 1. Dimensiones admisibles para probetas de ensayos de tracc ión.
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En este caso se trata de probetas cilíndricas de diámetro D = 12.5 mm. En la siguiente figura se muestran las especificaciones de la norma respecto a dichas probetas.
4.2.Probeta Maquine una probeta de acero 1020 y otra de aluminio 99% (o en su defecto de materiales de acero y aluminio de composición química conocida).
Figura 2. Probeta de ensayo
4.3.Validez de la probeta Antes de comenzar el ensayo tome las medidas de la probeta a fin de garantizar la validez de ésta como objeto de ensayo. De acuerdo con la figura 1. Tome los valores de las siguientes dimensiones: A=_______________________________ R=_______________________________ D=___________, ____________y __________ Medido en tres puntos. Tome el valor medio como diámetro = ___________________________________________
Compruebe en cada caso que la sección reducida no presente irregularidades tales como entallas o marcas que puedan provocar una variación en la medida.
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Marque la distancia inicial entre puntos para la distancia G. Esto se hace tintando con marcador indeleble la probeta, marque después sobre esta la distancia G indicada por la norma, que en este caso es de 45 mm. Este marcado se realiza con la ayuda de una plantilla calibrada de la longitud indicada y con una punta de trazar de acero. Mida la longitud: G = _______________
Cálculo de la sección transversal inicial de la probeta. Usando el diámetro de la probeta medido. Ao = Sección transversal = _________________________________
4.4. Ensayo
Monte la probeta en la máquina de ensayos y compruebe que para carga nula sobre la probeta la máquina de ensayos da una medida de carga nula también. Fije el extensómetro. Seleccionar la velocidad de ensayo de acuerdo con la norma ASTM. Ha de ser siempre aquella que provoque rotura de la probeta e n un tiempo comprendido entre 0.5 y 5 m inutos. Ponga en marcha el programa de adquisición y aplique la carga.
4.5.Determinación de las propiedades mecánicas de las probetas La evaluación del ensayo se realiza a partir de las curvas tensión-deformación. Los parámetros más importantes son tensiones (en N/mm2 o en MPa), Módulo de elasticidad y deformación o alargamiento (en %). Para este caso:
Compruebe que la probeta haya roto dentro de la zona entre las dos marcas de G. Si la rotura se produce fuera de esta zona o a menos del 25% de la distancia G tras la rotura, la elongación puede ser anormalmente baja y no representativa e igualmente ocurre co n la reducción de área. Mida la nueva distancia G tras la rotura de la probeta: ________________________________ Mida el diámetro mínimo de la zona de rotura: ___________________________ Determine el límite elástico (σy): _________________________________________ Determine la resistencia última o resistencia a la tracción (σ u):________________________ Determine la resistencia de rotura: __________________________________ Con información del sistema determine la elongación para fluencia: __________________ Mida la elongación final para rotura (εR): __________________ Determine la deformación en el límite elástico (εy):_______________________ Determine la deformación a la tensión máxima (εmax): ________________________ Determine el módulo de elasticidad del material: ___________________________ Establezca la energía de deformación hasta el límite elástico. ___________________ Calcule la deformación o alargamiento (en %) ______________________________
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UPTC DUITAMA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA RESISTENCIA DE MATERIALES 5. ENSAYO DE COMPRESIÓN 5.1.Probeta Maquine dos probetas, una de acero y otra de aluminio, de acuerdo con las siguientes dimensiones
Figura 2. Probeta para ensayo de compresión
5.2.Validez de la probeta Antes de comenzar el ensayo tome las medidas de la probeta a fin de garantizar la validez de ésta como objeto de ensayo. De acuerdo con la figura 2. Tome los valores de las siguientes dimensiones: Altura=_______________________________ D=___________, ____________y __________ Medido en tres puntos. Tome el valor medio como diámetro = ___________________________________________
Cálculo de la sección transversal inicial de la probeta. Usando el diámetro de la probeta medido. Ao = Sección transversal = _________________________________
5.3.Ensayo
Monte la probeta en la máquina de ensayos y compruebe que para carga nula sobre la probeta la máquina de ensayos da una medida de carga nula también. Fije el extensómetro. Seleccionar la velocidad de ensayo de acuerdo con la norma ASTM. Ha de ser siempre aquella que provoque rotura de la probeta e n un tiempo comprendido entre 0.5 y 5 m inutos. Ponga en marcha el programa de adquisición y aplique la carga.
5.4.Determinación de las propiedades mecánicas de las probetas Para este caso: Overol
Mida la nueva longitud la probeta: ________________________________ Mida el diámetro final de la probeta: ___________________________ Determine el límite elástico (σy): _________________ ________________________ Determine la resistencia de rotura: __________________________________
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Con información del sistema determine la elongación para fluencia: __________________ Determine la deformación en el límite elástico (εy):____________________ ___ Determine el módulo de elasticidad del material: ___________________________ Establezca la energía de deformación hasta el límite elástico. ___________________ Calcule la deformación o alargamiento (en %) ______________________________
6. CONCLUSIONES
Compare los resultados experiménteles con los datos teóricos, e stablezca los posibles errores y el porcentaje de error. Haga un análisis de la gráfica esfuerzo deformación unitaria y determine sus diferentes zonas; Concluya sobre características mecánicas del material. Comprare los resultados de los ensayos para los dos mater iales y concluya sobre similitudes y diferencias. Para cada materia, compare los resultados del ensayo a la tracción y a la com prensión y establezca similitudes y diferencias. Otras conclusiones propias de los ensayos
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