Informe 2 de Ciencia de Los Materiales

“AÑO DE LA UNIÓN NACIONAL FRENTE A LA CRISIS EXTERNA”

UNIVERSIDAD N NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE IINGENIERÍA M MECÁNICA Laboratorio Laboratorio De Ciencia De Los Materiales Materiales

INFORME Nº 2

ENSAYOS DE T TRACCIN

C!rso" Ciencia De Los Materiaes !! MC""2#F MC""2#F

#ro$esor" In$% Sa&'en

Inte%rantes" 

2(")#II

ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes Materiaes

. ÍNDICE Índice………………………………………………………………………….. () I. Objeti Objetivos vos……… ……………… …………… …………… ……………… …………… …………… ……………… …………… ……….. ….. () II. Fundamen Fundamento to teórico…… teórico……………… …………………… …………………… …………………… ……………….() …….() III. Descripción Descripción del del euipo utili!ado…………………………… utili!ado……………………………………………() ………………() I". Descripción Descripción del procedimien procedimiento to e#perimental……………… e#perimental…………………………… …………… () ". $esultad $esultados os del ensa%o ensa%o de tracción…… tracción……………… …………………… …………………… …………() () "I. Cuestionario…………………… Cuestionario……………………………………………… ………………………………………… ……………… () "II. Conclusiones………………… Conclusiones…………………………………………… ………………………………………….. ……………….. () "III. Observaciones……………………… Observaciones………………………………………………… ……………………………………… …………… () I&. $ecomendaciones………… $ecomendaciones………………………………… ………………………………………………. ………………………. () &. 'iblio 'ibliora*a ra*a………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………………… ……………. …. ()

UNI,ERSIDAD NACIONAL DE IN-ENIER.A / IN-ENIER.A / FACULTAD DE IN-ENIER.A MEC0NICA

ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes I.OBJETIVOS Obtener la r+ica e#perimental Cara vs. Deormación. Obtener, a partir de la r+ica anterior, las r+icas Esuer!o vs. Deormación de Inenier*a. Determinar la resistencia mec+nica a la tracción de los materiales ensa%ados a partir de las r+icas % los datos recoidos. II. FUNDAMENTO TEORICO Ensayo de tracción Definición -n cuerpo se encuentra sometido a tracción simple cuando sobre sus secciones transversales se le aplica caras normales uniormemente repartidas de manera ue tiendan a producir su alaramiento. or las condiciones de ensa%o, el de tracción est+tica es el ue mejor determina las propiedades mec+nicas de los metales, ósea es auella ue deine sus caracter*sticas de resistencia % deormabilidad. ermite obtener bajo un simple estado de tensión, el l*mite de elasticidad, la cara m+#ima % la consiuiente resistencia est+tica, en base a cu%os valores se ijan los de las tensiones admisibles o de pro%ecto % mediante el empleo de medios emp*ricos se pueden conocer, el comportamiento del material sometido a otro tipo de solicitaciones (atia, dure!a, etc.). Cuando la probeta se encuentra bajo un esuer!o est+tico de tracción simple, a medida ue aumenta la cara se estudia a esta % su relación con las deormaciones ue produce en la probeta, dando como resultado el diarama de esuer!o vs deormación unitaria. Dic/o raico se obtiene directamente de la m+uina.

Figura 1: Maquina de tracción

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ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes C!r"a de tracción $epresentación r+ica de esuer!o vs deormación unitaria obtenidos en el ensa%o de tracción (mauina universal de ensa%os mec+nicos). En la curva de tracción se determinan puntos % !onas importantes, ue determinan el comportamiento % las caracter*sticas de los materiales.

-n material presenta dos !onas en cuanto a su comportamiento ante un esuer!o de tracción.

Figura 2: Grafica de la curva de tracción 0ona el+stica1 2e caracteri!a porue al cesar las tensiones aplicadas, los materiales recuperan su lonitud inicial. En esta !ona /a% a su ve! dos !onas.

0ona de proporcionalidad1 En la r+ica es una l*nea recta, es decir el alaramiento unitario es proporcional a la tensión ejercida.

# $ %&'

Dónde1 31 Esuer!o (456mm7) E1 8ódulo de elasticidad o módulo de 9oun (N6

).

:1 Deormación unitaria (adimensional). 0ona no proporcional1 El material se comporta de manera el+stica, pero no e#iste una relación proporcional entre tensión % deormación.


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0ona pl+stica1 2e /a rebasado la tensión del l*mite el+stico % aunue dejemos de aplicar tensiones de tracción, el material %a no recuperara su lonitud oriinal. En la !ona pl+stica /a% a su ve!, dos !onas.

0ona de deormación pl+stica uniorme o !ona de l*mite de rotura1 2e consiue randes alaramientos con un peue;o incremento de la tensión. En esta !ona se encuentra el l*mite de rotura % la tensión en ese punto se llama tensión de rotura ( ). < partir de este punto, la probeta se considera rota, aunue *sicamente no lo est=.

0ona de rotura o !ona de estricción1 >as deormaciones son locali!adas % aunue disminu%a la tensión, el material se deorma /asta la rotura. >a sección de la probeta se reduce dr+sticamente. -na ve! deinida la curva de tracción, veamos alunas deiniciones1

Figura 3: Grafica del ensayo de traccion obtenica en el laboratorio.

>*mite de proporcionalidad ( )1 >a tensión a partir de la cual deja de cumplirse la relación proporcional entre la tensión % la deormación, % por lo t anto se deja de cumplir la le% de ?oo@e.

>*mite de elasticidad ( )1 >a tensión a partir de la cual las deormaciones dejan de ser reversibles, es decir la probeta no recuperar su tama;o inicial.



>*mite de luencia ( )1 "alor de la tensión ue soporta la probeta en el momento de producirse el enómeno de la luencia.

>*mite de rotura ( )1 8+#imo valor de la tensión observable en un diarama esuer!o vs deormación unitaria. Esta es la m+#ima tensión ue soporta la probeta.

Estricción1 Es la reducción de la sección ue se produce en la !ona de la ruptura.

Caracter(sticas de )os *ateria)es +!e se ,!eden o-tener con e) ensayo de tracción Esuer!o % deormación de inenier*a1

Esuer!o de inenier*a (

)1 $elación entre el esuer!o unia#ial aplicada sobre un +rea

determinada de una probeta. >os esuer!os de inenier*a se calculan empleando el +rea inicial de la probeta.

$

Dónde1

F1 Fuer!a unia#ial (N, 4, >b). 1 Area inicial (

).

Deormación unitaria en inenier*a (

)1 Es el cociente del cambio de la lonitud de la

muestra en la dirección del esuer!o unia#ial, entre la lonitud oriinal considerada. >a deormación tambi=n puede e#presarse en porcentaje.



$

Dónde1 1 >onitud inicial de la probeta (cm, m, pul). 1 >onitud inal de la probeta (cm, m, pul). Esuer!o % deormación real1

Esuer!o real (

)1 Es la relación entre el esuer!o unia#ial medio ejercida sobre la

probeta, entre el +rea de la muestra de sección m*nima en un instante.

$

Dónde1 1 Fuer!a unia#ial medio sobre a probeta (N, 4, >b). 1 Area de la muestra en cada instante (

).

El esuer!o real, tambi=n se puede calcular en unción al esuer!o de inenier*a % la deormación de inenier*a.


ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes Deormación real (

)1 Es la deormación instant+nea ue sure la probeta al aplic+rsele la

cara.

8ódulo de 9oun (E)1 Constante ue representa la relación entre el esuer!o % la deormación en la !ona proporcional. Bambi=n se le llama módulo de elasticidad.

Dónde1 31 Esuer!o (456mm7) E1 8ódulo de elasticidad o módulo de 9oun (N6

).

:1 Deormación unitaria (adimensional).

Estricción ()1 Es la disminución de la sección en la ractura de una probeta, rota por tracción. 2e inicia inmediatamente despu=s de la cara m+#ima produciendo deormación locali!ada en la probeta ormando lo ue se llama cintura o a/usamiento en el material. 2e e#presa en porcentaje % est+ dada, por la ecuación siuiente1

Dónde1


ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes 1 Area inicial. 1 Area inal. El porcentaje de alaramiento % porcentaje de estricción es una de la ductilidad del metal % nos da una idea de la calidad del mismo. $esiliencia ($)1 Es la ma%or cantidad de ener*a de deormación por unidad de volumen ue un material puede absorber, sin e#ceder su l*mite de proporcionalidad. En el raico esuer!o vs deormación es el +rea comprendida bajo la !ona el+stica.

Dónde1 1 Esuer!o de proporcionalidad. 1 Deormación unitaria de proporcionalidad.

Benacidad (B)1 Es la cantidad de ener*a ue puede absorber un material en tracción, /asta un instante antes de romperse (+rea total bajo la curva de tracción). -na ecuación pr+ctica para determinar la tenacidad es la siuiente1

Dónde1 1 Esuer!o de proporcionalidad.


ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes 1 Esuer!o m+#imo. 1 Esuer!o de rotura. 1 Deormación unitaria de rotura

III. DESCRICI/N DE0 E1UIO UTI0I2ADO

Euipo
del material con ue se trabaje (cobre, bronce, aluminio,

etc.).



Fiura . Euipo aboratorio NJ de la Facultad.

IV. DESCRICI/N DE0 ROCEDIMIENTO
Fiura 7. ie De $e%. KFiura L. Detalle de las unidades milimetradas del ie De $e%.

ara tomar las medidas de la probeta utili!aremos las medidas del 2istema Internacional (2I), por lo cual e#presaremos nuestras medidas en mil*metros.


ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes Debemos ser mu% cuidadosos en esta parte del ensa%o, %a ue estos valores los compararemos con los inales para poder calcular las propiedades del material.

Fiura . 8edición de las dimensiones de una probeta por parte del proesor.

>ueo de medir todas % cada una de las probetas, iniciamos el ensa%o de tracción en s*. 2ujetamos la probeta a la m+uina universal por medio de unos adaptadores . -tili!amos ese aparato porue nuestras probetas eran cortas de tama;o.
Fiura G. roceso de estiramiento % ruptura e#perimentado por la probeta. K Fiura . artes de una r+ica . V. RESU0TADOS DE0 ENSA3O DE TRACCI/N


ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes Materia)

04

D4

A45**67

2
7G mm

.H mm

7M.7mm7

2
7G mm

.7 mm

LH.mm7

CO'$E

7G mm

. mm

7.77mm7

<>-8INIO

7G mm

.L mm

L.mm7

'$ONCE

7G mm

.mm

L7.Gmm 7

ESFUER1O MAXIMO  &3F&!A( sae"("(  &3)4%"2(5 sae"(4)  &367%"2"2 UNI,ERSIDAD NACIONAL DE IN-ENIER.A / FACULTAD DE IN-ENIER.A MEC0NICA

ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes Co*re  &387%((29 A:&inio  &328%7977 ;ronce  &349%6576 ESFUER1O DE FLUENCIA  < 3F< !A( sae"("(  < 385%274 sae"(4)  < 3)9%"() Co*re  < 38(%("8 A:&inio  < 324%"7 ;ronce  < 382%255 DEFORMACION = &3 >L#L(?!L( sae"("( = &389%2 sae"(4) = &3"5%6 Co*re = &328%6 A:&inio UNI,ERSIDAD NACIONAL DE IN-ENIER.A / FACULTAD DE IN-ENIER.A MEC0NICA

ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes = &324%"7 ;ronce = &384 ESTRICCION @3 >A(#A?!A sae"("( @37(%588 sae"(4) @364%86) Co*re @375%497 A:&inio @3)2%9)5 ;ronce @32)%928 $EP-NB<21 Cuantas veces m+s resiste el acero m+s resistente ensa%ado en comparación con el


VI. CUESTIONARIO -n cable de acero de H m de lonitud % H mm de di+metro se utili!a para mover un ascensor, calcule la uer!a m+#ima ue puede soportar para ue no se alarue m+s de G mm suponiendo un comportamiento el+stico. El módulo de elasticidad es de 7H Pa.

$SG5HTL , >oSHm, U>SG5H TLm.

2e est+ estudiando la resistencia de un nuevo materialV en el ensa%o de tracción se utili!a una probeta cil*ndrica de LM mm de di+metro % 7G mm de lonitud. S7G5H TLm FS5HN U>SM5H TLm

-na pie!a de latón de H mm de lonitud deja de tener comportamiento el+stico para esuer!os superiores a LG 8a .El módulo de elasticidad del latón es HL Pa.


ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes WCu+l es la uer!a m+#ima ue puede aplicarse a una probeta de GH mm7 de sección ue produ!ca deormación pl+sticaR

DSH5H TL ESLG5H La F62SLG5HLa

(8*nima para la deormación pl+stica % m+#ima para la deormación

el+stica).

WCu+l es la lonitud m+#ima a la ue puede ser estirada sin ue se produ!ca deormación pl+sticaR

DSH5H TL ESLG5H La F62SLG5HLa

Dada una varilla con dimensiones iniciales de di+metro 7 mm % lonitud de GHH mm.


ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes Determinar el l*mite el+stico. >a resistencia a la tracción
DE2<$$O>>O1 El l*mite el+stico es el punto donde deja de ser el+stico % se vuelve pl+stico1 3SGGH8 a (apro#imadamente seXn la r+ica). >a resistencia a la tracción es la cara m+#ima ue se soporta. 3SH8 a (apro#imadamente seXn la r+ica) El alaramiento de la rotura1

El módulo de elasticidad1



Bensión producida por el incremento de la lonitud de la varilla1 3SG5H L a. (2eXn la r+ica para el punto H.HL) >oSGHHmm. U>SGmm.

2e sabe1 >onitud inalS>onitud inicial Y <> (alaramiento de rotura) >SGHHmm Ymm >SGmm. Calculando la sección de la varilla1

VII. CONC0USIONES Es importante reali!ar ensa%os de tracción en distintos materiales, puesto ue as* conoceremos sus propiedades mec+nicas (resistencia mec+nica, dure!a, etc.) para despu=s darle un adecuado uso % mantenimiento. Concluimos ue es mu% importante /acer ensa%os de tracción a los diversos materiales a los ue se les pueda dar uso, puesto ue as* podr*amos eleirle un buen uso % darle un debido mantenimiento dentro del marco de la inenier*a mec+nica en eneral. ara obtener óptimos resultados en los ensa%os de tracción, las probetas se deben someter a una uer!a a#ial.



2e conclu%e ue los materiales utili!ados, en cierto intervalo, cumple con la le% de ?ooc@e1 FS@#. Concluimos ue pasado el l*mite de proporcionalidad el metal presenta una reión de luencia. Concluimos ue la deormación de la probeta no se reali!a uniormemente, es decir, /a% momento en donde la probeta se deorma m+s r+pidoV esto se debe de acuerdo a las propiedades mec+nicas de los materiales. Es imprescindible utili!ar el m=todo r+ico para determinar la deormación inal medida. Esto porue al terminar el ensa%o de tracción la probeta se recupera %a ue /a surido una deormación el+stica Zrecuperable[.

VIII. OBSERVACIONES De las probetas empleadas se /ace notar ue el acero de medio carbono soporta ma%or cara, mientras ue el aluminio no soporta tanta cara. Observamos ue la l*nea raicada en el papel, del ensa%o de tracción, mientras se mantena recta iniciar ue se encuentra en orma Zel+stica[, sin embaro al alcan!ar la cara m+#ima empie!a a curvearse % reresar al punto de partida, es au* donde observamos ue la probeta se est+ deormando. I8.RECOMENDACIONES Implementación de un sistema de encapsulamiento manual en la !ona de ruptura con el in de reducir el ruido brusco producido por la ruptura de las probetas cu%a resistencia es bastante alta. En las morda!as tanto superior como inerior se podr*an adicionar seuros de aplicación manual de manera ue en el momento de la ruptura de una probeta con una alta resistencia el mecanismo de  pie!as de las cuales /a sido sostenida no sala disparadas ca%endo al suelo, lo cual da una sensación de deiciencia en la mec+nica de la m+uina. 2e recomienda usar adecuadamente el pie de re% en la medición de las a=reas, para as* disminuir la propaación del error en los c+lculos.

8. BIB0IO9RAF:A 

Trata&iento Tr&ico +e os Aceros% A'raiB %


ENSAYO DE TRACCIN INFORME Nº2 La*oratorio +e Ciencia +e os Materiaes 

Tcnicas +e La*oratorio 'ara 'r:e*as +e Materiaes% eser Car%



Li&:sa#Gie Hr:e*as Mecnicas  Hro'ie+a+es +e os Metaes% 1ootoreJsKi ,% E+itoria Mir%


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