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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL ENSAYO DE MATERIALES I TÍTULO DEL INFORME: Tracción en acero laminado al frio y laminado al calor INFORME Nº: 4 NOMBRES: ALVAREZ PINEDA JONATHAN ANDRES PINEDA JACOME KEVIN DANIEL SEMESTRE: TERCERO PARALELO: TERCERO FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 21/10/2015 FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 28/10/2015 INTRODUCCIÓN

La diferencia entre el acero laminado en frío y en caliente es un proceso que se efectúa de manera distinta, y es la principal diferencia, ambos procesos usan el mismo tipo de acero. El acero es una combinación del hierro con el carbono, a veces el Cromo y el Níquel son agregados a esta mezcla también. El acero es principalmente el resultado del hierro altamente refinado. Acero laminado en frio Los perfiles laminados en frio son elementos relativamente pequeños y delgados que se fabrican doblando laminas. El proceso de laminado en frío se lleva en condiciones cercanas a la temperatura ambiente. Este proceso logra que el material sea más duro y resistente. Los procesos que se realizan en el área de laminación en frío persiguen principalmente los objetivos siguientes: 

Reducir el espesor de la chapa procesada entre un 40 a un 90 %.



Obtener el espesor de salida uniforme, y la planitud dentro de las tolerancias establecidas.



Obtener en la chapa propiedades mecánicas adecuadas a las aplicaciones de los productos.



Obtener terminados superficiales acordes a los usos finales.

Acero laminado en caliente El acero laminado en caliente se produce cuando los fabricantes de acero calientan y presionan el metal a través de rodillos industriales que manipulan el metal de acuerdo con ciertas especificaciones. El metal caliente es más maleable, y por lo tanto más fácil de trabajar. Los fabricantes utilizan el laminado en caliente para lograr una superficie, espesor y propiedades mecánicas uniformes. El acero laminado en caliente se utiliza en la producción de los siguientes grados de acero: acero comercial, acero para moldear, acero de calidad estructural y acero de medio/alta resistencia y baja aleación. COMPORTAMIENTOS DEL ACERO ANALIZADOS GRÁFICAMENTE: FASE ELÁSICA.- En esta fase las deformaciones son proporcionales a las cargas aplicadas hasta alcanzar el límite de elástico. FASE PLÁSTICA.-Corresponde a la superación el límite elástico, donde las deformaciones dejan de ser proporcionales a las cargas, presentándose mayores deformaciones hasta el punto de la carga máxima, las deformaciones son remanentes, no recuperables hasta el punto de la rotura de la probeta. Bibliografía http://aceromundo.com.mx/laminado-frio-y-caliente

OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES: 1

 

Ensayar las probetas de acero laminado en calor y frio sometidos a carga axial de tracción para determinar las principales propiedades mecánicas del acero. Observar que material resiste mayor carga antes de llegar a su falla.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:   

Determinar con los valores obtenidos en la práctica, cual es el material que resiste una mayor carga axial (tracción). Realizar una tabla de valores distinguiendo los esfuerzos de cada probeta de acero. Interpretar los diagramas obtenidos para para identificar alguna de las características que tuvo el acero al ser sometido a cargas de tracción.

Equipos:

Maquina Universal de 30 Ton Ap = ± 1 kg

Calibrador Ap = ± 0.05 mm

Compas de Porcentaje Ap = ± 1 %

2

Deformímetro Lineal (Laminado al calor) Ap= ± 0.01 mm

Deformímetro Lineal (Conformado al frio) Ap= ± 0.01 mm

Materiales

Pletina de acero laminado al calor

Varilla de acero laminado en frio

Procedimiento

3

Los materiales para esta práctica son la probeta de acero laminado en calor y laminado en frio, primero escogeremos la que esta laminado al calor y en ella señalaremos 8 tramos espaciados a una pulgada entre sí, donde veremos después en qué tramo falla la probeta. Luego tomamos las dimensiones de la probeta con el calibrador designadas con las letras “a” y “b”, que nos servirán para sacar el área transversal que será sometida a traccion además de la correspondiente longitud de medida “LM”. Se lleva la probeta a la máquina universal para su ensayo, para lo cual se coloca en los respectivos adaptadores que sujetarán los extremos de la probeta al momento de realizar el ensayo. Una vez ya colocada la probeta se instala el deformímetro correspondiente. Para la práctica se requerirá que una persona tome los valores de deformación y otra los valores de la carga. Se debe tener conocimiento para lograr ver los valores para cada caso tanto en la maquina universal mientras se deforma la probeta como los datos que nos arroja el programa de la computadora. La probeta contará de algunas fases en el cual el ensayo estará dominado por la carga y la probeta llegara a una fase de fluencia, endurecimiento y porcentaje. Bajo este mismo procedimiento se llevará al cabo el ensayo de las varilla. Luego de llevar a la rotura a la probeta se medirá las longitudes finales de los 8 tramos señalados al inicio y se dictará las longitudes finales de “a” y “b”. Con esto se puede ver en qué parte ocurrió la falla y concluir que es la parte donde mayor concentración de esfuerzo obtuvo. Para la segunda probeta se medirá el diámetro inicial de la misma y se procederá de forma similar con la diferencia que en la tabla de esta no existirá una deformación porcentual. Una vez acabado los ensayos se pudo observar cómo fue dañada cada probeta a una carga de traccion.

Tablas Tabla de tracción en acero laminado en calor

4

Numero

Carga

1 2

Deformación

∆

P Kg

N

mm x 1 0−2

0 500

0 4905

0 2

%

-

5

Longitud de medida

Área

Esfuerzo

Deformación especifica

Lm

A

σ

ε

mm

mm2

MPa

−4 mm x 10 mm 98,4

0 23,049812

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1000 1500 2000 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500

16 17 18 19 20 21 22 23 24

7200 7180 7210 7220 7300 7390 7450 7830 8050

25 26 27

8500 8670 8990

28 29 30 31 32 33 34

9670 10060 10380 10540 10610 10650 10540

35 36 37

10350 9650 9580

9810 5 14715 8 19620 10 29430 12 34335 15 39240 17 44145 20 49050 22 53955 24 58860 26 63765 29 68670 32 73575 35 Fluencia 70632 100 70435,8 150 70730,1 200 70828,2 250 71613 300 72495,9 350 73084,5 400 76812,3 450 78970,5 500 Endurecimiento 83385 600 85052,7 700 88191,9 800 Porcentaje . 94862,7 Escriba aquí laecuación 6 98688,6 8 101827,8 10 103397,4 12 104084,1 14 104476,5 16 103397,4 18 Ahorcamiento

46,099624 69,149436 92,199248 138,29887 161,34868 184,39849 207,44830 230,49812 253,54793 276,59774 299,64755 322,69736 345,74718

2,46 3,94 4,92 5,91 7,38 8,37 9,84 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,17

331,91729 330,99530 332,37828 332,83928 336,52725 340,67622 343,44219 360,96005 371,10197

0,49 0,74 0,98 123 148 172 197 221 24

391,84680 399,68374 414,43562

295 344 393

445,78336 463,76221 478,51409 485,89003 489,11701 490,96099 485,89003

600 800 1000 1200 1400 1600 1800

101533,5 94666,5 93979,8

477,13110 444,86137 441,63439

2000 2200

20 22 Tabla Nº 2

Tramo

Longitud Final

N°

Lf mm

Longitud Inicial Li mm 6

Elongación

e %

1 2 3 4 5 6 7 8

31,96 36,5 36,1 31,18 29,68 29,80 31,90 30,6

25,4 25,4 25,4 25,4 25,4 25,4 25,4 25,4

25,82 43,70 42,16 27,76 16,85 17,32 25,89 20,47

Tabla de tracción en acero laminado al frio N°

Carga

Deformació n

P

∆ mmx 10−2

kg 1 2 3 4 5 6 7 8

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

1670 1710 1770 1800 1820 1820 1810 1820 1840 1820 1840 1830 1840 1840 1800 1700 1600

N 1962 3924 5886 7848 9810 11772 13734 15696

Longitud de Medida Lm mm

Área

Esfuerzo

Deformación especifica

A mm2

σ MPa

ε

1 9 17 25 34 42 52 67

69,4021931 138,804386 208,206579 277,608773 347,010966 416,413159 485,815352 555,217545

mm x 10 mm2 mm 0.4 3,6 6,8 10 13,6 16,8 20,8 26,8

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

579,508313 593,388751 614,209409 624,619738 631,559958 631,559958 628,089848 631,559958 638,500177 631,559958 638,500177 635,030067 638,500177 638,500177 624,619738 589,918642 555,217545

40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

Fluencia 16382,7 16775,1 17363,7 17658 17854,2 17854,2 17756,1 17854,2 18050,4 17854,2 18050,4 17952,3 18050,4 18050,4 17658 16677 15696

250

7

28,27

Tramo

Longitud Final Lf mm 261

N° 1

Longitud Inicial Li mm 250

Elongación

Falla

e % 4,4

P

Cálculos Típicos Traccion en acero laminado al calor Transformación de Carga de kg a N P=Carga(N)*9,81 P=1000*9,81 P=9810 Cálculo del área a =38mm b =5, 60 mm Á𝐑𝐄𝐀 =212,8 mm2

AREA=𝑎 𝑥 𝑏

Cálculo del esfuerzo P [N ] A [mm2 ] 9810 [N ] σ= 2 212,8[mm ] σ =46 ,09 MPa σ=

Calculo de la Deformación Específica ∆ ε= Lo ε=

2∗1 0−2 mm 2 0 3,2mm

ε =98,42∗10−4

mm mm

DEFORMACIÓN DÉ % A mm 𝑳𝑴=𝟐𝟎3,2 𝒎𝒎 100 %> 203,2mm 6 % > x mm

x=1219 x 10−2 mm

Calculo de la elongación 8

kg 1320

N 1294,2

e=

Lf −Lo ∗1 00 % Lo

36,5 mm−25,4 mm ∗1 00 % 25,4 e=43,7 0 % e=

Tracción en acero conformado al frio Transformación de Carga de kg a N P=Carga(N)*9,81 P=200*9,81 P=1962

Cálculo del área Diámetro ∅=6 mm A=π r 2 A=π 32 A=28,27 mm2

Cálculo del esfuerzo P [N ] A [mm2 ] 1926 [N ] σ= 2 28,27[mm ] σ =68,13 MPa σ=

Calculo de la Deformación Específica ∆ ε= Lo 2∗1 0−2 mm ε= 25 0 mm ε =8 0∗1 0−4

mm mm

Calculo de la elongación Lf −Lo e= ∗1 00 % Lo 9

261 mm−25 0 mm ∗1 00 % 25 0 e=4,4 % e=

Calculo del módulo de la elasticidad (tracción en acero laminado en calor) E=tan ∅= E=

∆σ ∆ε

184.39−161.35 8.37−7.38

E=23,27 Conclusiones:        

Las barras de acero laminado en frio se utilizan para uniones rígidas y para cerramientos, en las cerchas se utilizan piezas atornilladas para que de resistencia a la estructura. La probeta de acero laminada al calor, se puede decir que es un material dúctil ya que su porcentaje de elongación es alto, por otro lado el acero laminado al frio se concluyó que es un material frágil por su bajo porcentaje de elongación. El acero laminado al calor es un material dúctil pero menos resistente, al contrario del acero conformado al frio que es un material menos dúctil pero con mayor resistencia. El acero estructural en el hormigón cumple la función de soportar fuerzas de tracción, ya que el concreto no soporta bien El acero laminado en frío y en caliente es que el acero laminado en frío no necesita ser limpiado para obviar la oxidación del metal. Los perfiles laminados en frio pueden laminarse en forma de que pueden ser utilizados como laminadas corrugadas, las cuales pueden utilizarse eficientemente como sistema de piso o losas aligeradas(decks) Los aceros laminados en frio permite la facilidad en la construcción prefabricada El diagrama de esfuerzo vs esfuerzo especifico tenemos un módulo de elasticidad de 23,27

Recomendaciones  

Se recomienda verificar los datos que son dictados para que los cálculos que se esperan no tengan errores. Se debe revisar los equipos que se vayan a utilizar con el fin de tener un buen manejo y factibilidad de los datos que se obtengan en la práctica.

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

Debemos cerciorarnos que las probetas se encuentren bien ubicadas en la maquina universal, que los acoples estén bien ajustados para evitar que se produzca un error mayor.

Bibliografía ARCELOR MITTAL. (22 de OCTUBRE de 2015). Aceros laminados en caliente ferritabainita. Obtenido de http://automotive.arcelormittal.com/saturnus/sheets/D_ES.pdf UCV. (s.f.). laminados. Obtenido de http://www.mecanica.ucv.cl/~oduran/ICM250/laminacion/Laminacion.pdf Uson. (s.f.). PROPIEDADES DEL ACERO LAMINADO EN FRIO. Obtenido de ftp://soporte.uson.mx/PUBLICO/04_INGENIERIA%20CIVIL/ACERO%202/Texto %20Laminados%20en%20Frio/CAPITULO2.PDF

Anexos DESPUES DEL ENSAYO A TRACCION VARILLA LAMINADO EN FRIO

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PLETINA LAMINADO AL CALOR

Los perfiles más usados en estructuras típicas son los perfiles Co canal, perfiles Z, los perfiles sombrero, los perfiles I , los perfiles T, los angulares y los perfiles tubulares.

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