ESCUELA POLITCNICA NACIONALFACULTAD DE INGENIERA MECNICA LABORATORIO DE MECNICA DE MATERIALES II

1. PRACTICA N.12. Grupo : GR11 2.1 INTEGRANTES: Altamirano Macas ngeles/ 2100493689/ Gr2 Rosero Manzano Sara Titumaita Tatiana3. OBJETIVOS:3.1 Realizar el ensayo de traccin con la finalidad de conocer acerca de las propiedades del acero de la probeta utilizada. 3.2 Realizar la grfica esfuerzo-deformacin e identificar las diferentes zonas plstica y elstica, el lmite de elasticidad y la fractura3.3 Conocer las causas de la rotura y el lugar donde se produjo y comparar con la norma.

4. RESUMEN:Se realiza el ensayo de traccin en la Mquina Universal de ensayos para una probeta metlica con la finalidad de conocer las propiedades metlicas del acero, sus puntos de falla y observar en donde se produce la fractura. Para que luego de lo descrito y con los datos obtenidos realizar la grfica de esfuerzo deformacin y con esta identificar el mdulo de elasticidad, el mdulo de resilencia y la tenacidad.

5. ABSTRACT:The traction test is performed in the Universal testing Machine to a metallic test tube in order to understand and know the properties of steel metal, its point of failure and know and see where and how the fracture occurs. From applying the test and with the obtained data make a stress-strain graph to identify the elasticity modulus, the resilience modulus and tenaciousness.

6. REVISIN TERICA:

Elensayo de traccin oensayo a la tensinde unmaterialconsiste en someter a unaprobetanormalizada en este caso una probeta de acero 1030 a un esfuerzo axial detraccincreciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza esttica o aplicada lentamente. Las velocidades de deformacin en un ensayo de tensin suelen ser muy pequea.

Fig.1 Mquina Universal de EnsayosLas caractersticas del ensayo que pueden determinarse son:1. Mdulo de elasticidado Mdulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Es el resultado de dividir la tensin por la deformacin unitaria, dentro de la regin elstica de un diagrama esfuerzo-deformacin.2. Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razn entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la direccin de la fuerza.3. Lmite de proporcionalidad: valor de la tensin por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.4. Lmite de fluenciao lmite elstico aparente: valor de la tensin que soporta la probeta en el momento de producirse el fenmeno de la cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la zona de transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento apreciable de la carga aplicada.5. Lmite elstico(lmite elstico convencional o prctico): valor de la tensin a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en funcin del extensmetro empleado. Es la mxima tensin aplicable sin que se produzcan deformaciones permanentes en el material.6. Carga de rotura oresistencia a traccin: carga mxima resistida por la probeta dividida por la seccin inicial de la probeta.7. Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posicin est normalizada y se expresa en tanto por ciento.8. Estriccin: es la reduccin de la seccin que se produce en la zona de la rotura.La grfica esfuerzo deformacin que se obtiene es la siguiente:

Fig.2: Grfica Esfuerzo-Deformacin7. Materiales y Equipos7.1 Materiales: Probeta normalizada de acero de seccin circular (ASTM E8)Probeta normalizada de acero de seccin rectangular (ASTM A370)

7.2 Equipos Mquina universal de ensayos Calibrador digital Marcador

8 Procedimiento9 Se midi la probeta en seccin transversal y longitudinal con un calibrador.10 se enciende la mquina universal 11 Se coloc las mordazas correspondientes a la probeta circular de la mquina.12 se determina una velocidad de carga de 50 mm / min segn el requerimiento de la norma.13 Establecer la plantilla o caratula con la que se va a trabajar en el ensayo.14 Se verifica que la mquina este en las condiciones necesarias para realizar el ensayo y adems se coloca la probeta en las mordazas.15 Observar el proceso de fluencia del acero y el encuellamiento de la probeta.16 Observar el cambio y falla de la probeta.17 Obtener las lecturas respectivas que la mquina hizo del procedimiento.18 Medir las nuevas secciones transversales en el corte y la elongacin que se encontr en la traccin.19 Comparar los datos iniciales y finales.

20 Datos ObtenidosTabla de DatosProbetaLongitud inicial Longitud finalCarga de fluenciaCarga mximaCarga de rotura

mmmmMPaMPalbf

Seccin circular

133.0159.4539970.50.2008

21 ClculosPropiedades mecnicas de cada probeta

Velocidad de CargaUtilizamos la velocidad especificada por la mquina detraccin:

Tabla Cargas vs. Deformaciones lineales (P vs Dl)CARGADEF. LINEAL

0,2890,11

10,231

15,931

512,86

50,92,88

48,32.,9

47,83.,6

49,95,39

515,66

52,66,12

54,76,78

55,57,05

57,97,95

68,115,34

69,819,08

7019,74

64,730,7

6431

62,831,5

62,331,8

53,934,6

4934,9

16,7534,8

Tabla1. Datos seleccionados de Carga vs Deformacin LinealCurva (P vs Dl)

Fig.4 Curva aproximada de Carga vs Deformacin LinealTabla Esfuerzos vs. Deformacin unitaria (s vs e)ESFUERZODEF. UNITARIA

0,2892,39

10,2384,6

15,93131,8

51422

50,9421

48,3400

47,8396

49,9413

51422

52,6435

54,7459

55,3460

55,5465

56,1469

57,2476

57,9479

63,9500

67,5536

68,1563

69,8578

70579

Tabla2. Datos seleccionados de Esfuerzo vs Deformacin UnitariaCurva (s vs e) identificando los principales puntos de la curva

Fig.5 Curva aproximada de Esfuerzo vs Deformacin UnitariaMdulo de Elasticidad (E)Deformacin unitaria 1: 1.139Esfuerzo 1: 300Deformacin unitaria 2: 2.58Esfuerzo 2: 400

Esfuerzo de fluencia (sy)

Resistencia a la traccin (su)Carga mxima: 70.5 [kN]Dimetro: 12.4050mm = 0.012405 [m]

Porcentaje de elongacin en 50 mm

Mdulo de resiliencia

Mdulo de tenacidad

As que realizamos una estimacin del Mdulo de ruptura: 3301.3 [MPa]

TABLAS DE RESULTADOSEnsayo de traccin en probeta de seccin circular

ProbetaAncho promedioCarga Mxima RegistradaLimite FluenciaResistencia a la Traccin% Elongacin 50mmCalificacin

mmlbfNksiMPaksiMPa

Seccin Circular12.405071897050057.8739984.6583.331.4

Tabla3. Resultado de ensayo de traccin22 Anlisis de resultadosComo podemos apreciar los tenemos un porcentaje de error alto debido a la aproximacin de datos, adems de que en la zona de sujecin que conecta a la computadora no se encuentra bien calibrada. Adems de que la probeta no cumple con las especificaciones de la norma ASTM E8, su fractura se produce fuera del centro geomtricoAnalizando los datos calculados como son resistencia a la traccin y elasticidad podemos ver son consistentes y buenos pero no para este tipo prueba, ya que no aprobaran.23 Preguntas Elaborar un esquema de las dimensiones de las probetas ensayadas y compararlo con el esquema propuesto en las normas.

Fig6. Probeta segn la norma ASTM E8

Fig.7 Probeta para el ensayo realizado Si el porcentaje de elongacin del material se determina en longitudes mayores a 2 pulgadas. Este ser mayor, menor o igual?Para deducir si es mayor o menor o igual debemos basarnos en la frmula de De acuerdo a esta frmula realizamos reemplazo Qu informacin aportan las lneas de Lder?Estas lneas nos indican la deformacin sufrida, es decir que podemos deducir si ha sido plstica o no debido a que aparecen cuando el material a excedido su lmite elstico. Qu mtodo se utiliza para determinar el esfuerzo de fluencia, cuando no se puede apreciar directamente en el ensayo?Se puede utilizar la grfica de esfuerzo deformacin, pero para tener el valor estimado debemos marcar una lnea paralela que est en la zona elstica con un desplazamiento del 2% adems que deba cortar la curva para obtener as el esfuerzo de fluencia. Cmo diferenciar los tipos de falla dctil y frgil en el ensayo de traccin?, y Cules son las fracturas tpicas por tensin en los metales?Se puede diferenciar por simple inspeccin de la siguiente manera, los cuerpos dctiles tienen un estrangulamiento (cuello) pronunciado en la zona de ruptura, mientras que los frgiles no presenta un estrangulamiento pronunciado es leve o simplemente no hay. Comparar el comportamiento de materiales frgiles y dctiles sometidos traccin.Los materiales dctiles al ser sometidos a traccin presentan deformacin en toda su estructura, mientras que los frgiles no lo presentan o es imperceptible. Cmo es el diagrama real esfuerzo-deformacin unitaria, y cul es la diferencia con el diagrama ingenieril?El diagrama real presenta una zona elstica ( es una pendiente no tan empinada), de fluencia y ruptura.La diferencia entre los diagramas es que en la zona plstica presentan anlisis distintos, mientras que en el diagrama real se estudia la seccin transversal debido a sus aplicaciones (funcionamiento) en la otra se obseva la seccin longitudinal antes de se deformado. Qu dispositivos de montaje se usaron en esta prctica?Se utiliz mordazas roscadas Por qu es indispensable que las probetas tengan las dimensiones propuestas por la norma utilizada?Para poder validar los resultados, es decir que haya una comparacin, debido a que los parmetros a estudiar deben tender al mismo propsito de funcionamiento. Comparar las curvas esfuerzo deformacin unitaria para materiales metlicos y polimricos (explique mediante grficos).

Fig.8 Curva esfuerzo deformacin de un material metlico

Fig.9 Curva esfuerzo deformacin de un material polimricoLa diferencia entre las figuras anteriores radica en el , puesto que en la fig.8 tienen disminuye de forma gradual adems que en los metales la formacin de cuello es ms pequea y ocurre de forma ms rpida antes de la ruptura. En la fig.9 podemos apreciar que la deformacin plstica es ms amplia y la formacin de un cuello es ms lago adems que la ruptura no llega tan fcilmente. Existe un cambio de propiedades mecnicas de la probeta despus de ser sometida a traccin?S, pues aumenta su dureza en la zona de fractura puesto que es un efecto de estriccin. Las dems propiedades son conducidas a sus mximos. Interviene en los resultados el acabado superficial de la probeta?Pues debido que al esfuerzo ltimo de la tensin depende en gran parte a la estructura microscpica del material, si este presenta una grieta fallara antes, por lo tanto es de relevancia un buen acabado superficial.

24 Conclusiones Durante los clculos tener en cuenta la variacin de seccin puesto que afecta a la obtencin de los resultados. Debido a que la probeta no cumple con la norma ASTM E8 se produjo una ruptura fuera del centro geomtrico. Se verifica que la probeta falla donde existe algn defecto en su estructura Los valores obtenidos en la computadora tienen error debido a que estos depende de la calibracin de la mquina, por lo tanto sabemos que el porcentaje de elongacin obtenido en el software est con error de 39.9% por des calibracin, ya que con los datos reales obtuvimos un % de elongacin de 18.9% Por la forma de ruptura que la probeta sufri sabemos que es una fractura dctil porque tiene una zona de estrangulamiento y en la seccin transversal el rea ms grande es brillante aunque observamos que existe desgarre.25 Referencias25.2 Es.wikipedia.org, (2015).Ensayo de traccin. [online] Available at: http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3n [Accessed 1 May 2015].

25.3 Testerinchina.es, (2015).Mquina de ensayos universal, Aparato de ensayo elctrico de corte directo de tensin, Ensayo de lquidos de perforacin. [online] Available at: http://www.testerinchina.es/1-2-universal-tester.html [Accessed 1 May 2015].

25.4 E-ducativa.catedu.es, (2015).1.1. Ensayo de traccin. [online] Available at: http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4913/html/11_ensayo_de_traccin.html [Accessed 1 May 2015].

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