DEPARTAMENTO DE MECANICA Resistencia de Materiales Generales (IWM-255)
ENSAYOS DE CIZALLE Y TORSIÓN
Profesor: Luis Pérez Pozo Fecha: XX/12/2011
Integrantes: Vladimir Gómez. Diego Sánchez.
Análisis de resultados Ensayo de cizalle: En este ensayo la falla se produce por corte. Se distinguen los planos de cortadura en dirección en la cual se hizo le carga (formándose una medialuna). En los materiales de características dúctiles se apreció una sección lisa (medialuna), esta medialuna es mayor mientras más elevada sea la ductilidad del material. En los materiales de características frágiles se puede apreciar una superficie rugosa, además de una medialuna casi inexistente, debido al “desgarre” del material. En el caso de los aceros, mientras mayor porcentaje de carbono en la aleación, menor es la medialuna formada. -
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Cobre: En este material se aprecia una medialuna bastante marcada, aunque claramente su textura también posee una parte fibrosa, con lo cual podemos saber que el material fallo por corte. Latón 70/30: Posee una textura bastante fibrosa en la zona de falla, se observa la presencia de una medialuna bastante brillante. SAE 1045: presentó falla por cortadura la que es posible apreciar a simple vista. Al igual que el 1020 se puede apreciar una media luna, pero ésta es de menor tamaño que en el caso anterior, debido a que éste acero posee mayor porcentaje de carbono.
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SAE 1020: presentó una reducida zona de media luna, propia de los materiales dúctiles, pero no tan marcada en comparación con otros materiales, se aprecia una cierta área fibrosa en la textura de la zona cizallada lo que evidencia deslizamiento del material.
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SAE 4140: este acero no presenta casi nada de media luna, lo que se traduce en que es un acero poco dúctil, fue el material que presentó una mayor resistencia al cizalle, la textura de la zona de falla se presenta de manera fibrosa. Aluminio: fue el material más dúctil que se ensayó, lo cual quedo comprobado por la gran media luna que presentó (además de los valores de carga), como en todos los casos anteriores la falla fue por corte.
Ensayo de torsión: En este ensayo la falla se produce por torsión, se puede apreciar que en los materiales dúctiles, luego de él torque necesario para la fractura, se aprecia una superficie rugosa y plana, mientras que en los materiales frágiles se puede apreciar una superficie de tipo helicoidal, con una pendiente aproximada de unos 45°. -
Cobre: Al ser un material dúctil, este resistió una gran cantidad de revoluciones en la maquina, no así como los aceros con alto porcentaje de carbono. Latón 70/30: Falla por cortadura, se puede apreciar que estuvo en plasticidad por mucho tiempo, más que el acero SAE 1020. SAE 1045: Este material falla por cortadura, aunque entra en plasticidad antes de fallar, es por poco tiempo y prácticamente no se aprecia muy bien. SAE 1020: falla por cortadura, se puede apreciar que el material entró en plasticidad antes de fallar, lo que indica su naturaleza de material dúctil. Aluminio: Este material fue uno de los que presento una inclinación en el corte menor, fue casi una fractura plana y su superficie del tipo espiral
Ensayo torsión v/s ensayo tracción En estos dos laboratorios pudimos comprender que los materiales dúctiles y frágiles se comportan similarmente sin importar el tipo de ensayo al cual estén sometidos, ya que en el primer laboratorio (tracción), nos dimos cuenta de que los materiales dúctiles se caracterizan porque al llegar a la ruptura generaban un plano de tipo cono (45°), con una superficie algo lisa, mientras que en el ensayo de torsión, los materiales dúctiles se caracterizan por alcanzar un gran número de “vueltas” antes de la ruptura de este, demostrando que pueden resistir muy bien los esfuerzos de torque existentes. Mientras que en el caso opuesto, el cual es el de los materiales frágiles, nos dimos cuenta de que en el ensayo de tracción, estos muestran una superficie plana y rugosa, y en el ensayo de torsión podemos notar que este tipo de materiales no alcanzan muchas revoluciones antes de fracturarse, esto se debe a que no tienen buena deformación elástica, por lo que al terminar su deformación plástica, se rompen rápidamente formando una helicoidal de aproximadamente 45°.
Conclusiones Gracias a los ensayos de cizalle y torsión pudimos apreciar el comportamiento de materiales dúctiles y frágiles sometidos a cargas transversales (corte), dato que es muy importante para considerar en materiales que deben soportar este tipo de carga como remaches, pernos, ejes, pasadores, etc. Así, mediante los ensayos existentes podemos saber si un material es más dúctil o más frágil mediante la media luna o zona lisa provocada en la falla será mayor (ensayo cizalle). También podemos decir que podríamos haber tenido resultados “mejores”, ya que en el ensayo
de cizalle lo hicimos de tipo simple, y no doble como recomienda la norma (para evitar el exceso de flexión en el material). Con el ensayo de torsión determinamos el Modulo de Rigidez Cortante del material, lo que al igual que la resistencia de los materiales es un tema bastante importante en el trabajo que se puede llegar a desenvolver un ingeniero. Los resultados mostrados anteriormente de estos experimentos nos llevan a clasificar los materiales según sus propiedades, lo que es muy útil al momento de su uso. Posterior a la falla de las muestras, ést as se analizaron para asociar su tipo de falla con sus propiedades, los resultados de esto nos dejaron satisfecho al comprobar que se cumplía el comportamiento predicho teóricamente.
