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Practica de tension

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Practica de tension

  1. 1. 1 Instituto Tecnológico de Tlalnepantla. Departamento de Metal Mecánica. Laboratorio de Ingeniería Mecánica. Sección: ENSAYOS DESTRUCTIVOS. Practica Nº 3 Ensayo de Tensión http://rostrorodriguez2007.blogspot.com/ Alumno: Rostro Rodríguez Ernesto Joel.Profesor: Ing. José Enrique Márquez Eloiza. Grupo 1 Fecha de realización: 7 de Abril del 2011 Fecha de entrega: 14 de Abril del 2011 Periodo escolar Enero-Junio 2011
  2. 2. 2ÍNDICE PAGINASCONSIDERACIONES 3TEÓRICAS…………………………………..………………………PROCEDIMIENTO DEL 9ENSAYO……………………………………………………......………………EQUIPO 11UTILIZADO………………………...……….……………………….………….NORMAS UTILIZADAS 11 11DIBUJO DE LA 12MAQUINA……………………………………………….………………….…..DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL 13ENSAYO…………………………….……………………….…………DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL 14ENSAYO………………………………………………………………….……TABLA DE 15DATOS………………….…………………………………………….………..CÁLCULOS 11 16TABLA DE 17RESULTADOSGRAFICAS 11 17CUESTIONARIO 11 19CONCLUSIONES 22BIBLIOGRAFÍA 23
  3. 3. 3CONSIDERACIONES TEÓRICAS CONSIDERACIONES TEÓRICASPara conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos paramedir su comportamiento en distintas situaciones. El ensayo destructivo más importante esel ensayo de tracción, en donde se coloca una probeta en una máquina de ensayoconsistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras seaplica el desplazamiento de la mordaza móvil. Un esquema de la máquina de ensayo detracción se muestra en la siguiente figura Figura 1 maquina de Ensayo de TensiónLa máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidadseleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal querepresenta la carga aplicada, las máquinas poseen un plotter que grafica en un eje eldesplazamiento y en el otro eje la carga leída.
  4. 4. 4CONSIDERACIONES TEÓRICASFigura 2 muestra el gráfico obtenido en una máquina de ensayo de tracción para un acero. Curva Fuerza-Deformación de un Acero.Las curvas tienen una primera parte lineal llamada zona elástica, en donde la probeta secomporta como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitudinicial.Se tiene entonces que en la zona elástica se cumple:F = K (L - L0)F: fuerzaK: Cte. del resorteL: longitud bajo cargaL0: longitud inicialCuando la curva se desvía de la recta inicial, el material alcanza el punto de fluencia,desde aquí el material comienza a adquirir una deformación permanente. A partir de estepunto, si se quita la carga la probeta quedaría más larga que al principio. Deja de ser válidanuestra fórmula F = K (L - L0) y se define que ha comenzado la zona plástica del ensayo detracción. El valor límite entre la zona elástica y la zona plástica es el punto de fluencia(yield point) y la fuerza que lo produjo la designamos como:F = Fyp (yield point)
  5. 5. 5CONSIDERACIONES TEÓRICASLuego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a unmáximo en F = Fmáx. Entre F = Fyp y F = Fmáx la probeta se alarga en forma permanente yrepartida, a lo largo de toda su longitud. En F = F máx la probeta muestra su punto débil,concentrando la deformación en una zona en la cual se forma un cuello.La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Aladelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura.La figura 3 muestra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máximay luego de la ruptura.Para expresar la resistencia en términos independientes del tamaño de la probeta, sedividen las cargas por la sección transversal inicial A o , obteniéndose:Resistencia a la fluencia: Fypsyp = A0
  6. 6. 6CONSIDERACIONES TEÓRICASResistencia a la tracción: Fmáxsult = A0Obs:syp = Result = Rm (en alguna literatura)Unidades: Kg/mm2 o Mpa o KpsiConsiderando una probeta cilíndricaAo = ( )La figura 4 ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas inícialesnecesarias. Figura 4
  7. 7. 7CONSIDERACIONES TEÓRICASAnalizando las probetas después de rotas, es posible medir dos parámetros: El alargamientofinal Lf (Figura 5) y el diámetro final Df , que nos dará el área final Af . Figura 5Estos parámetros se expresan como porcentaje de reducción de área %RA y porcentaje dealargamiento entre marcas %D L:% RA= x 100 % D L = x 100.Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen la ductilidad del material, quees la capacidad para fluir, es decir, la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sinromperse. La fragilidad se define como la negación de la ductilidad. Un material poco dúctiles frágil. La Figura 6 permite visualizar estos dos conceptos gráficamente.Figura 6
  8. 8. 8CONSIDERACIONES TEÓRICASEl área bajo la curva fuerza - desplazamiento (F versus D L) representa la energía disipadadurante el ensayo, es decir la cantidad de energía que la probeta alcanzó a resistir. A mayorenergía, el material es más tenaz.A partir de los valores obtenidos en el gráfico Fuerza-Desplazamiento, se puede obtener lacurva Esfuerzo-Deformación s - e . El esfuerzo s , que tiene unidades de fuerza partido porárea, ha sido definido anteriormente, la deformación unidimensional:En la Figura 7 se presenta un ejemplo del gráfico Esfuerzo-Deformación de un acero.Figura 7En la zona elástica se cumple:s = E. eE:Módulo de Elasticidad = 2,1. 106 (Kg / cm2)Pero, s = ye= con lo que queda =E y definitivamente,F= (Lf - L0 ) en donde la "constante de resorte" K = .
  9. 9. 9 INSTITUTO TECNOLOGICO DE TLALNEPANTLA SUBDIRECCION ACADEMICA INGENIERIA MECATRONICA INTEGRACION DE SISTEMAS DE MANUFACTURA INDUSTRIAL MECANICA DE MATERIALES Grupo 1Reviso RealizoIng. Márquez Eloiza José Enrique Rostro Rodríguez Ernesto Joel Procedimiento del Ensayo Paso 1 Se anotan las medidas correspondientes iníciales a la probeta a ensayar (fig. a) Se le hacen las marcas a la probeta para ver en el término del ensayo hasta que medida termino. (fig. b) Fig. a Fig. b Paso 2 Se prepara la máquina de ensayo y se colocan los aditamentos correspondientes para sujetar la probeta (Fig. c) Se procede a bajar la maquina para que sujete la probeta (fig. d) de la manera correcta señalada por el profesor tal y como se muestra utilizando una escuedra para comprobar que esta lo mas recta pocible. (Fig. e) Fig. c Fig. d Fig. e Paso 3 Antes de comenzar nuestro ensayo procederemos a colocar una hoja de papel milimétrico en la parte destinada a ello en la parte frontal de la maquina (Fig. f) y un indicador de caratula correctamente calibrado en la parte inferior de la maquinaria (fig. g) Fig.f Fig. g Paso 4 Ya bien sujeta la probeta y el papel milimétrico correctamente colocado tanto con los sujetadores superiores e inferiores (fig. h) se procede a darle carga a la maquina (10000 kg) (fig. i) Fig. h Fig. i _____________________ _________________________ Rostro Rodríguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique 14 DE ABRIL DEL 2011
  10. 10. 10 INSTITUTO TECNOLOGICO DE TLALNEPANTLA SUBDIRECCION ACADEMICA INGENIERIA MECATRONICA INTEGRACION DE SISTEMAS DE MANUFACTURA INDUSTRIAL MECANICA DE MATERIALES Grupo 1Reviso RealizoIng. Márquez Eloiza José Enrique Rostro Rodríguez Ernesto Joel Procedimiento del Ensayo Paso 5 Cuando la maquina es puesta en marcha el indicador de caratula antes mencionado es puesto a cero (fig. j) para tomar sus medidas cada 500 kg de carga (fig. k) Fig. j Fig. k Paso 6 Mientras la carga va en aumento veremos como la probeta se estira poco a poco (fig. l) Mientras a su vez en la hoja milimétrica que colocamos en la maquina se va reflejando la grafica correspondiente a la deformación que esta recibiendo la probeta (fig. m) Fig. l Fig. m Paso 7 Conforme el tiempo y la carga aumentan la probeta terminara por fracturarse (fig. n), enseñándonos su carga máxima, tipo de fractura y grafica de deformación Se sacan nuevas medidas para ver cuál fue su alargamiento (ya que las marcas de nuestra probeta hechas al principio de el ensayo fueron imposibles de divisar debido al alargamiento sufrido por el ensayo este paso será omitido) Fig.n _____________________ _________________________ Rostro Rodríguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique 14 DE ABRIL DEL 2011
  11. 11. 11EQUIPO UTILIZADO EQUIPO UTILIZADOVernier:Para tomar las medidas de las probetas con las quese realizara el ensayoProbeta EstandarizadaHechas de un acero 10 45Indicador de caratula (Extensómetro)Para medir la deformación q afecta a nuestraprobetaGraficadora de la MaquinaNos muestra la grafica que se va creando conforme la carga aumenta
  12. 12. 12Normas Utilizadas Y Dibujo de la Maquina Norma empleada.ASTM E8 / E8M - 09ASTM E8 / E8M - 09 Métodos de Prueba Estándar para Pruebas de Tensión deMateriales Metálicos DIBUJO DE LA MAQUINA
  13. 13. 13DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYO DIBUJO DE LA PROBETA ANTES DEL ENSAYOLongitud inicial: 148.46mmDiámetro inicial: 12.7mmMarcas iníciales: 50.8mmAncho de la copa: 19mm
  14. 14. 14DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYO DIBUJO DE LA PROBETA DESPUÉS DEL ENSAYOLongitud Final: ¿?Diámetro Final: ¿?Marcas Finales: ¿?
  15. 15. 15TABLA DE DATOS TABLA DE DATOS load (kg) cm^2 δ(mm) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000
  16. 16. 16CALCULOS CALCULOSEsfuerzo de cedencia.Pi/Ao= 5300/1.13 = 4690.26 kg/Esfuerzo máximo.Pmax / Ao = 7190 / 1.13 = 6362.83 kg/Modulo de elasticidad (acero)E= 2100000 kg/Porcentaje de alargamiento.((Lf – Lo) / Lo) 100Porcentaje de reducción de Área.((Ao – Af ) / Ao) 100Modulo de Resilencia.((4690.26) (6362.83)) / 2 = 14921663.52 kg-cm/
  17. 17. 17TABLA DE RESULTADOS Y GRAFICAS TABLA DE RESULTADOS load (kg) cm^2 δ(mm) 500 0.012321 1.11 1000 0.037636 1.94 1500 0.067081 2.59 2000 0.101761 3.19 2500 0.152881 3.91 3000 0.195364 4.42 3500 0.264196 5.14 4000 0.335241 5.79 4500 0.423801 6.51 5000 0.5476 7.4 5500 0.7225 8.5 6000 0.931225 9.65 6500 1.218816 11.04 7000 1.643524 12.82 7500 2.405601 15.51 8000 3.330625 18.25 8500 0 0 9000 0 0 9500 0 0 10000 0 0 La carga máxima fue de 7640 Kg (74872 N) y en 5040 kg la probeta sufrió la fractura GRAFICAS 4 3,5 3 2,5 2 cm^2 1,5 1 0,5 0 -0,5 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 LOAD kg
  18. 18. 18
  19. 19. 19 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA SUBDIRECCIÓN ACADEMICA MECÁNICA DE MATERIALES PERIODO ENERO-JUNIO 2011Realizo: Reviso:Rostro Rodríguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique CUESTIONARIO DEL ENSAYO DE TENSION1.- De acuerdo a las fracturas por tensión ordene y mencione como se clasifican: a) b) c) d) e) f)2.-Mencione y grafique las características del diagrama esfuerzo– desplazamiento3.-Coloque los tipos de mordazas para ensayos de tensión.4.-Mencione y enumere las propiedades mecánicas para el ensayo de tensión.5.- Explique brevemente el siguiente diagrama:6. Mencione las habilidades obtenidas durante el desarrollo de la práctica.7.-Explique las características del control del ensayo de tensión8.-Mencione realizando un mapa conceptual las aplicaciones a nivel industrial el ensayo detensión.9.-Mencione y coloque los tipos de extensómetros para las lecturas del desplazamiento.10.- Conceptualice las ventajas y desventajas en el uso y aplicación del ensayo según lanorma ASTM E-8. ENSAYO DE TENSION________________________ . ________________________ Rostro Rodríguez Ernesto Joel Ing. Márquez Eloiza José Enrique
  20. 20. 20 CUESTIONARIO1. a) Cortadura plana y Granulosa b) Cono cráter y sedoso c) Parcialmente cono, cráter y sedoso d) Fractura de Estrella e) Irregular, fibrosa f) Cono, cráter y sedoso (probeta plana)2. Las partes que constituyen a el diagrama esfuerzo-deformación son: Zona elástica, Zona plástica, Ruptura (o factura), carga máxima y limite de proporcionalidad3. Mordazas cuneiformes para ensayos de tensión de metales4. a) Esfuerzo de cedencia b) Esfuerzo máximo c) Modulo elasticidad d) Porcentaje de alargamiento e) Porcentaje de reducción de área f) Modulo de resistencia g) Modulo de tenacidad5. Este diagrama nos muestra con facilidad las propiedades mecánicas de los materiales como es el esfuerzo unitario y deformación unitaria6. Gracias a este ensayo se nos enseño el uso adecuado de la maquinaria de este tipo así como su previa preparación para realizar un ensayo satisfactorio con el menor porcentaje de error posible7. El control8.9. Extensómetros mecánicos Extensómetros con reloj indicador Extensómetros para deformaciones laterales Extensómetros Huggenberger Extensómetros eléctricos Extensómetros electrónicos Extensómetros acústicos Extensómetros ópticos
  21. 21. 2110. Los ensayos de tensión de proporcionar información sobre la resistencia y ductilidad de los materiales bajo tensión uniaxial subraya. Esta información puede ser útil en las comparaciones de los materiales, el desarrollo de aleación, control de calidad y diseño en determinadas circunstancias. Los resultados de las pruebas de tensión de las muestras a máquina a las dimensiones estándar de las porciones seleccionadas de una parte o totalmente el material no puede representar las propiedades de resistencia y ductilidad de todo el producto terminado o de su comportamiento en servicio en diferentes ambientes. Estos métodos de ensayo se considera satisfactorio para las pruebas de aceptación de los envíos comerciales. Los métodos de ensayo se han utilizado ampliamente en el comercio para este fin. Estos métodos de ensayo cubren la prueba de tensión de los materiales metálicos en cualquier forma a temperatura ambiente, en particular, los métodos de determinación del límite elástico, alargamiento límite de elasticidad, resistencia a la tracción, el alargamiento, y la reducción de la superficie. El medidor de longitud de los especímenes más redonda se requieren para ser 4D de E8 y 5D para E8M. La longitud de calibre es la diferencia más significativa entre E8 y E8M prueba ejemplares muestras de prueba a partir de la metalurgia de polvos (P / M) los materiales están exentos de este requisito por acuerdo de toda la industria para mantener la presión de la materia a una zona específica y la densidad proyectada . Las excepciones a las disposiciones de estos métodos de ensayo puede necesitar ser hecho en las especificaciones individuales o métodos de ensayo para una materia determinada. Para ejemplos, ver Métodos de ensayo y definiciones A370 y métodos de prueba B557 , y B557M . La temperatura ambiente, se considerará que ser de 10 a 38 ° C [50 a 100 ° F] a menos que se especifique lo contrario. Los valores indicados en unidades SI deben ser considerados como algo separado de las unidades de pulgadas libra. Los valores indicados en cada sistema no son exactamente equivalentes, por lo que cada sistema debe ser utilizado independientemente del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en la no conformidad con la norma. Todos estos puntos nos proporcionan confianza ya que los datos obtenidos por el ensayo de tensión serán mas confiables si se cumplen al pie de la letra todos los requerimientos utilizados
  22. 22. 22CONCLUSIONES CONCLUSIONESEn este ensayo nos queda claras varias características de los materiales en las cualesdestaca el conocimiento de la carga máxima, los puntos elásticos, proporcionalidad y lafractura asi como otros datos como el modulo de resistencia, etc.En el procedimiento de la practica y gracias a nuestro profesor se nos fue proporcionadostodos los datos necesarios para realizar una practica segura para los alumnos y confiablecon respecto a los datos anotados conforme la carga aumentabaEstos conocimientos nos servirán en el futuro ya que seguimos acumulando conocimientosque tal vez no consideramos importantes pero al fin y al cao todas las experiencias sonbuenas para aplicarlas en la industria en el momento indicado
  23. 23. 23BibliografíaBibliografía Ciencia e Ingeniería de los materiales Autor: Askceland Donald Ciencia e Ingeniería de los materiales: estructura, propiedades y fractura Autor: Toledano, Mar. Editorial: Tórculo Mecánica de materiales: 3 edición Resistencia de materiales aplicada 3 edición

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