propiedades mecanicas
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propiedades de los materialesTRANSCRIPT
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TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALESTECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES
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UNIDAD IIUNIDAD IIPropiedades MecánicasPropiedades Mecánicas
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Objetivo Terminal de la UnidadObjetivo Terminal de la Unidad• Distinguir las propiedades mecánicas de un material
metálico y su relación con el empleo del mismo
Objei!os Espec"#icos de $a Unidad• Caraceri%ar $as propiedades &ecánicas de $os
&aeria$es &eá$icos
• Re$acionar $as propiedades &ecánicas con $os disinos'sos en $os c'a$es se p'ede e&p$ear e$ &aeria$ deac'erdo a $as so$iciaciones &ecánicas
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Contenido de la UnidadContenido de la Unidad• Deformación Plástica y Elástica
• Ductilidad y fragilidad
• Tensión y Deformación
• Diagrama Tensión Deformación
• Dureza
• ractura
• atiga
• Ensayos para la determinación de las propiedades
• !anejo de normas "#T!
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$ntroducción$ntroducción
• E$ conoci&ieno de $as propiedades &ecánicasde $os &ea$es per&ie poseer 'na (erra&iena
para co&prender $os disinos 'sos )'e se $edan a $os &is&os en $a ind'sria* Cada 'no dee$$os p'ede c'&p$ir +pi&a&ene 'na #'nci+n
deer&inada de ac'erdo a s' dise,o*
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Propiedades !ecánicas de los !etales yPropiedades !ecánicas de los !etales y
"leaciones"leaciones
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Ensayos y Propiedades !ecánicas de los !etales yEnsayos y Propiedades !ecánicas de los !etales y
"leaciones"leacionesEnsa-o de Tracci+n
Resisencia a $a Tracci+n o Resisencia &á.i&aResisencia a $a #$'enciaD'ci$idad
/ra0i$idad
Ensa-o de /ai0aResisencia a $a /ai0a
Ensa-o de I&pacoTenacidad
Ensa-o de D're%aD're%a
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Ensayo de TracciónEnsayo de Tracción
Ensa-o de Tracci+nEnsa-o de Tracci+nResisencia a $a Tracci+n o Resisencia &á.i&aResisencia a $a Tracci+n o Resisencia &á.i&a
Resisencia a $a #$'enciaResisencia a $a #$'enciaD'ci$idadD'ci$idad/ra0i$idad/ra0i$idad
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Deformación Elástica %Elasticidad&Deformación Elástica %Elasticidad&
Es la propiedad de un material en virtud de la cual las deformacionesEs la propiedad de un material en virtud de la cual las deformacionescausadas por la aplicación de una fuerza desaparecen cuando cesa lacausadas por la aplicación de una fuerza desaparecen cuando cesa laacción de la fuerza.acción de la fuerza.
Lo
Lo
Lf
FF
Lo
Lo1 Lon0i'd Inicia$Lo1 Lon0i'd Inicia$Unidades1Unidades1
Meros 2&3Meros 2&3Cen"&eros 2c&3Cen"&eros 2c&3Mi$"&eros 2&&3Mi$"&eros 2&&3
/1 /'er%a Ap$icada/1 /'er%a Ap$icadaUnidades1Unidades1
4i$o0ra&os #'er%a 2405#34i$o0ra&os #'er%a 2405#3Ne6on 2N3Ne6on 2N3
Libras 2Lb3Libras 2Lb3
L#1 Lon0i'd /ina$L#1 Lon0i'd /ina$Unidades1Unidades1
Meros 2&3Meros 2&3Cen"&eros 2c&3Cen"&eros 2c&3Mi$"&eros 2&&3Mi$"&eros 2&&3
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Deformación Plástica %Plasticidad&Deformación Plástica %Plasticidad&
Es aquella propiedad que permite al material soportar una deformaciónEs aquella propiedad que permite al material soportar una deformaciónpermanente sin fracturarsepermanente sin fracturarse
Lo
Lo
Lf
FF
Lo1 Lon0i'd Inicia$Lo1 Lon0i'd Inicia$Unidades1Unidades1
Meros 2&3Meros 2&3Cen"&eros 2c&3Cen"&eros 2c&3Mi$"&eros 2&&3Mi$"&eros 2&&3
/1 /'er%a Ap$icada/1 /'er%a Ap$icadaUnidades1Unidades1
4i$o0ra&os #'er%a 2405#34i$o0ra&os #'er%a 2405#3Ne6on 2N3Ne6on 2N3
Libras 2Lb3Libras 2Lb3
Lo
Lf
L#1 Lon0i'd /ina$L#1 Lon0i'd /ina$Unidades1Unidades1
Meros 2&3Meros 2&3Cen"&eros 2c&3Cen"&eros 2c&3Mi$"&eros 2&&3Mi$"&eros 2&&3
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Ao1 7rea Inicia$ Ao1 7rea Inicia$Unidades1Unidades1
Meros C'adrados 2&Meros C'adrados 2&8833Cen"&eros c'adrados 2c&Cen"&eros c'adrados 2c&8833Mi$"&eros c'adrados 2&&Mi$"&eros c'adrados 2&&8833
AAoo AAf f
A#1 7rea /ina$ A#1 7rea /ina$Unidades1Unidades1
Meros C'adrados 2&Meros C'adrados 2&8833Cen"&eros c'adrados 2c&Cen"&eros c'adrados 2c&8833Mi$"&eros c'adrados 2&&Mi$"&eros c'adrados 2&&8833
AAoo AAf f
AA
AA
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DuctilidadDuctilidad
Es aquella propiedad que determina la capacidad que posee el materialEs aquella propiedad que determina la capacidad que posee el materialde sufrir una deformación plástica.de sufrir una deformación plástica.
Las &edidas de d'ci$idad son de iner9s en res #or&as1Las &edidas de d'ci$idad son de iner9s en res #or&as1
Para indicar (asa c'ano e$ &aeria$ p'ede ser de#or&ado sinPara indicar (asa c'ano e$ &aeria$ p'ede ser de#or&ado sin#rac'rarse en operaciones de procesos de con#or&aci+n: a$es co&o#rac'rarse en operaciones de procesos de con#or&aci+n: a$es co&o$a&inaci+n o e.r'si+n*$a&inaci+n o e.r'si+n*
Para indicar a$ dise,ador: de &odo 0enera$: $a (abi$idad de$ &ea$ paraPara indicar a$ dise,ador: de &odo 0enera$: $a (abi$idad de$ &ea$ para
#$'ir p$ásica&ene anes de #rac'ra*#$'ir p$ásica&ene anes de #rac'ra*
Sir!e co&o 'n indicador de ca&bio en $os ni!e$es de i&p're%a oSir!e co&o 'n indicador de ca&bio en $os ni!e$es de i&p're%a ocondiciones de$ proceso*condiciones de$ proceso*
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ε =
L f
− Lo
L0
×100
Medición de la Ductilidad:Medición de la Ductilidad:
Deformación (%Deformación (%
!educción de "rea!educción de "rea R A= Ao
−
A f
Ao
×100
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Principio de "cción y 'eacciónPrincipio de "cción y 'eacción
Fuerza E#ternaFuerza E#ternaFuerza $nternaFuerza $nterna
Fuerza $nterna Fuerza E#ternaFuerza $nterna Fuerza E#terna
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Esfuerzo %Esfuerzo %
&&
σ interno
=
F interna
A0
σ externo=
F externo
A0
σ interno
=σ externo
Es la fuerza so&re la unidad de área perpendicular a dic'a fuerzaEs la fuerza so&re la unidad de área perpendicular a dic'a fuerza
AAFuerza E#ternaFuerza E#ternaFuerza $nternaFuerza $nterna
Kg− f
mm2 , N
m2 , Mpa ,
Lb
p lg2nidadesnidades
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Comportamiento Elástico(PlásticoComportamiento Elástico(Plástico
)omportamiento Elástico*+lástico: e#isten materiales que son elásticos)omportamiento Elástico*+lástico: e#isten materiales que son elásticospuros, e#isten otros que son plásticos puros, - e#isten los que poseen am&ospuros, e#isten otros que son plásticos puros, - e#isten los que poseen am&oscomportamientos, como en el caso de las aleaciones.comportamientos, como en el caso de las aleaciones.
Ante la aplicación de fuerzas que aumentan de manitud proresivamenteAnte la aplicación de fuerzas que aumentan de manitud proresivamentelos materiales elásto*plásticos, se comportan elásticamente dentro de unlos materiales elásto*plásticos, se comportan elásticamente dentro de unrano de esfuerzos, pero al superarlos se comienza a comportarrano de esfuerzos, pero al superarlos se comienza a comportarplásticamente.plásticamente.
!esistencia a la fluencia o limite de fluencia: es el!esistencia a la fluencia o limite de fluencia: es el ma-orma-or valor delvalor del esfuerzoesfuerzo 'asta el cual el material mantiene un comportamiento'asta el cual el material mantiene un comportamiento elásticoelástico o es elo es el menormenor
valor delvalor del esfuerzoesfuerzo para el cual se produce una deformaciónpara el cual se produce una deformación plásticaplástica..
!esistencia má#ima o resistencia a la tracción: es el!esistencia má#ima o resistencia a la tracción: es el ma-orma-or valor delvalor del esfuerzoesfuerzo alcanzado por el material a partir del cual se produce laalcanzado por el material a partir del cual se produce la fracturafractura del mismodel mismo
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Ensayo de TracciónEnsayo de Tracción
+ara conocer las fuerzas que pueden soportar+ara conocer las fuerzas que pueden soportarlos materiales, se efect/an ensa-os para medirlos materiales, se efect/an ensa-os para medirsu comportamiento en distintas situaciones. Elsu comportamiento en distintas situaciones. Elensa-o destructivo más importante es elensa-o destructivo más importante es elensa-o de tracción, en donde se coloca unaensa-o de tracción, en donde se coloca unapro&eta en una máquina de ensa-opro&eta en una máquina de ensa-oconsistente de dos mordazas, una fi0a - otraconsistente de dos mordazas, una fi0a - otramóvil. 1e procede a medir la fuerza mientrasmóvil. 1e procede a medir la fuerza mientrasse aplica el desplazamiento de la mordazase aplica el desplazamiento de la mordaza
móvilmóvil**
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Es)uema del Ensayo de TracciónEs)uema del Ensayo de Tracción
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Es)uema de la ProbetaEs)uema de la Probeta
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DatosDatos
;<=:88;>8?:@>
;><:?;><B:?
;>@:@;<=:B@
;>;:?;<@8:>
;@?:=>;<>=:<B
;@;:;<>=:
;B:<;<@B:=<
;<:8;<@>:8>;:;8;<@=:=8
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;?:;B;>>?:=
;;:>>;>8:@@
;=:?@;>8<:@
;8<:=8;==>:B?
;8>:;<=:>?
;8>:8>;@:@
;8>:;?@=?:=
;8>:=;??B:?=
;8>:===:==
Lon0i'd 2&&3/'er%a 2405/3
Lon0i'd Inicia$1 ;8> && Area1 @: &&8
=:88@:>8
=:=8>:>
=:?B8<:>=
=:?8<:<<
=:8<8B:=;
=:8>8B:==
=:8@8<:B<
=:88<:B=:888<:<
=:8=8<:@
=:;8<:=;
=:;?8>:=
=:;88>:;>
=:;;8@:<=
=:=;;:@?
=:==;?:;B
=:==;;:;;
=:==B:?
=:==:8@
=:===:==
E$on0aci+n 23Es#'er%o 2405/&&83
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Diagrama Tensión DeformaciónDiagrama Tensión Deformación
$ a
B
/
i $ a
;
=
/
i $ a
;
;
/
i $ a
;
8
/
i $ a
;
?
/
i $ a
;
A
/
i $ a
;
C
/
i $ a
;
@
/
i $ a
;
>
/
i $ a
;
<
/
i $ a
;
B
/
i $ a
8
=
/
i $ a
8
;
Diagrama Esfuerzo(Deformación
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Curva uerza(DesplazamientoCurva uerza(Desplazamiento
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!a)uina Universal de Tracción!a)uina Universal de Tracción
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D 2,322 pul 4 2,252 pulD 2,322 pul 4 2,252 pul6 7,222 pul 4 2,223 pul6 7,222 pul 4 2,223 pul
A 7,732 pul m8nimo (7 9 pulA 7,732 pul m8nimo (7 9 pulF 5 pulF 5 pul! 2,;<3 pul (;=> pul! 2,;<3 pul (;=> pul? 2,>573 pul (5;=5@ pul? 2,>573 pul (5;=5@ pulArea en D2,5@;3 pulB o puntos de elonaciónArea en D2,5@;3 pulB o puntos de elonación6: lonitud inicial6: lonitud inicial
+ro&eta !ectanular+ro&eta !ectanular Ao: anc'o de la pro&etaAo: anc'o de la pro&eta
Co: espesor de la pro&etaCo: espesor de la pro&eta
+ro&eta )il8ndrica+ro&eta )il8ndricaA: sección reducidaA: sección reducidaC: tramo de cali&raciónC: tramo de cali&ración)o: lonitud inicial (32 mm 7 pul)o: lonitud inicial (32 mm 7 pul!: radio del filete o &isel (.37 mm!: radio del filete o &isel (.37 mmDo: diámetro inicialDo: diámetro inicial
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Ensayo de TracciónEnsayo de TracciónCurva Esfuerzo(DeformaciónCurva Esfuerzo(Deformación
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Ensayo de TracciónEnsayo de TracciónCurva Esfuerzo(DeformaciónCurva Esfuerzo(Deformación
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Ensayo de TracciónEnsayo de TracciónCurva Esfuerzo(DeformaciónCurva Esfuerzo(Deformación
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Ensayo de TracciónEnsayo de TracciónCurva Esfuerzo(DeformaciónCurva Esfuerzo(Deformación
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Ensayo de $mpactoEnsayo de $mpacto
TenacidadTenacidad
/ra0i$idad/ra0i$idadD'ci$idadD'ci$idad
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TenacidadTenacidad• Es la .abilidad de un material para absorber energ/a
durante la deformación plástica0 capacidad para
soportar esfuerzos ocasionales superiores al
esfuerzo de fluencia0 sin )ue se produzca la fractura1
• Un &aeria$ #rá0i$1 absorbe poca ener0"a d'rane $ade#or&aci+n p$ásica*
• Un &aeria$ dFci$1 absorbe &'c(a ener0"a d'rane $ade#or&aci+n p$ásica*
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Ensayo de $mpactoEnsayo de $mpacto!a)uina de $mpacto!a)uina de $mpacto
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Ensayo de $mpactoEnsayo de $mpactoProbetaProbeta
+ro&eta )'arp-+ro&eta )'arp-Longitud:Longitud: 33 mm33 mmAncho:Ancho: 52 mm52 mmEspesor:Espesor: 52 mm52 mm
Muesca en Muesca en Profundidad:Profundidad: 7 mm7 mmAngulo:Angulo: 33Radio de la Raiz:Radio de la Raiz: 2,73 mm2,73 mm
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=;=.>:;=.;=.SM
;8=;.;;.?=.;<=GH
?=@.@[email protected]
=;=.>;=.;=.DMS
=;=.>;=.;=.DM
;8=?=.;?=.?=.;@=C(p
;=.<;=.;=.;?=I%od
=;=.<;=.;=.C(p5
=;=.<;=.;=.Mes
=;=.;=.;=.
4CU
ISO4U/
/or&a de$a probea
Disanciaenre o-os
S'per#"ciede ro'ra
Di&ensionesS"&bo$o
&ás 's'a$
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Ensayo de $mpactoEnsayo de $mpacto
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Ensayo de $mpactoEnsayo de $mpacto
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Ensayo de $mpactoEnsayo de $mpacto
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Ensayo de DurezaEnsayo de Dureza
D're%aD're%a##e eniende por d're%a $a resisencia )'e presena 'n c'erpo a $ae eniende por d're%a $a resisencia )'e presena 'n c'erpo a $a
peneraci+n por oro* En 'na inerpreaci+n &ás espec"#ica: p'edepeneraci+n por oro* En 'na inerpreaci+n &ás espec"#ica: p'edeenenderse por d're%a $a resisencia s'per#icia$ de 'n c'erpo so&eido aenenderse por d're%a $a resisencia s'per#icia$ de 'n c'erpo so&eido a'n es#'er%o #'ere&ene $oca$i%ado'n es#'er%o #'ere&ene $oca$i%ado