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• JOSE NICOLAS ALVARADO MEZA

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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA ENSAYO DE COMPRESION EN METALES 1. OBJETIVO 1.1 Objetivo general. Estudiar el comportamiento de los metales cuando están sometidos a cargas de compresión. 1.2 Objetivos específicos.  

Estudiar las técnicas y normas utilizadas para realizar el ensayo de compresión en metales. Evaluar las propiedades mecánicas de los metales cuando están sometidos a cargas de compresión.

2. DEFINICIONES El ensayo de compresión de metales consiste en someter una probeta metálica normalizada a fuerzas que tienden a acortar su longitud hasta romperla o hasta que falle por deformación. Algunos materiales frágiles (fundición, ladrillo, productos cerámicos) tienen una resistencia mecánica a la tensión muy baja al compararla con la resistencia a la compresión. Esto motiva que el ensayo de compresión sea de gran utilidad para determinar las principales propiedades mecánicas de éstos materiales.

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA 2.1 Acortamiento. Valor de deformación de la probeta tomada de las lecturas del deformímetro. 2.2 Deformación axial. Alargamiento o acortamiento que sufre un material cuando está sometido a fuerza axiales. 2.3 Deformación lateral. Aumento o disminución de la sección transversal de un material cuando se lo somete a la acción de cargas axiales. 2.4 Longitud en el límite proporcional. Longitud de la probeta en el límite de proporcionalidad. LLP  L0   LP 2.5 Diámetro en el límite de proporcionalidad. Diámetro del material en el límite de proporcionalidad. L0 d LP  d 0 * LLP 2.6 Coeficiente de Poisson. Relación entre la deformación transversal (lateral) y la deformación axial. (d  d 0 ) / d 0   LP ( L0  LLP ) / L0 2.7 Recalcadura. Deformación provocada en el material cuando se aplica una carga de compresión. 2.8 Esfuerzo máximo de compresión. Valor máximo

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA permisible de compresión para el que un material no se deforma permanentemente.

σ

σ σUL

σ σFL σLP

σLP

METODO DEL 0.2%

Diagrama σ vs Є para Material Dúctil (compresión)

Є Є Diagrama σ vs Є para Material frágil (compresión)

3. EQUIPOS Y MATERIALES     



Máquina universal de ensayos: Escala 0 - 40 Ton. Deformímetro. Calibrador. Discos opresores. Probeta. La probeta debe ser cilíndrica de diámetro do y altura lo, y la relación entre la altura de la probeta y su diámetro no debe exceder de tres (3) para evitar el fenómeno de pandeo. Balanza

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA Dimensiones de la probeta en el ensayo. do

Lo

FORMA DE LA FALLA MATERIAL FRAGIL

MATERIAL DUCTIL

4. DATOS INICIALES Tomar las medidas de longitud inicial y diámetro inicial de la probeta.

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA 5. LECTURAS  

Lecturas de carga en kilogramos fuerza (kgf). Lecturas de deformación en diezmilésimas de pulgada (pulgadax10-4).

6. PROCEDIMIENTO      

Tomar medidas de diámetro y longitud de la probeta. Pesar la probeta Colocar la probeta entre los discos opresores de tal forma que garantice una carga axial. Graduar la velocidad de aplicación de la carga de acuerdo al material a ensayar. La velocidad debe ser gradual para evitar probables vibraciones. Accionar la máquina y tomar las lecturas de carga y deformación. Una vez finalizado el ensayo tomar medidas de longitud y diámetro de la probeta.

7. LIMITACIONES DEL ENSAYO Existen ciertas limitaciones que se presentan en la aplicación del ensayo de compresión; entre otras: 

La dificultad de aplicar una carga verdaderamente axial que impide el abombado.



Existe la tendencia al establecimiento de fuerzas flexionantes y al efecto de que las irregularidades

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA de alineación accidentales dentro de la probeta se acentúa a medida que la carga prosigue. 

Las áreas seccionales relativamente mayores de la probeta para el ensayo de compresión, que da mayor estabilidad pero resulta más difícil obtener de ellas mediciones de deformación de precisión adecuadas.

8. DATOS FINALES Tomar medidas de los valores de diámetro final y longitud final. Se aconseja tomar por lo menos tres valores por cada parámetro y promediar. 9. CALCULOS        

Realizar con los valores tomados, la gráfica esfuerzo vs deformación unitaria (σ vs Є), marcar los puntos característicos. Determinar volumen inicial y final de la probeta. Determinar porcentaje de acortamiento Determinar porcentaje de modificación de la sección. En el límite proporcional, determinar: Esfuerzo, Deformación unitaria, Longitud, Diámetro Determinar coeficiente de Poisson Determinar el esfuerzo de fluencia (método del 0.2%) Determinar el módulo de elasticidad

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 

Dibujar la forma como falló la probeta. Determinar el peso específico del material

10. PREGUNTAS   

Qué diferencias existen en los diagramas de esfuerzo vs deformación unitaria para los ensayos de tensión y compresión? Enumere un grupo de materiales para los que es más útil la utilización del ensayo de compresión en la determinación de las propiedades mecánicas. Enumere las normas nacionales e internacionales utilizadas en el ensayo de compresión de metales.

11. LECTURAS RECOMENDADAS   

Referencia bibliográfica No. 1 Referencia bibliográfica No. 2 Referencia bibliográfica No. 4

12. CONCLUSIONES

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DATOS INICIALES REFERENTES AL ENSAYO FECHA:

TIPO DE ENSAYO :

MÁQUINA UTILIZADA: Máquina universal de ensayos EJECUTOR: LECTORES: ESCALA: Escala 0 - 40 Ton INTERVALO DE CARGA: 1000 Kgf REFERENTES A LA PROBETA MATERIAL: Acero 10-10 DIBUJO DE LA PROBETA PESO:

DIMENSIONES Longitud Inicial: 56.6mm Diámetro Inicial: 18.9mm

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TABLA DE LECTURAS CARGA kgf

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000

DEFORMAC. Pulg X 10-4

21,7 39,0 54,7 67,7 85,0 106,7 257,1 549,2 694,9 872,8 1082,7 1318,1 1555,1 1872,8 2240,2 2591,7 3007,9 3425,2 3905,5 4465,7 5029,5 5562,2 6181,1 6662,6 6706,7

CARGA N

9810 19620 29430 39240 49050 58860 68670 78480 88290 98100 107910 117720 127530 137340 147150 156960 166770 176580 186390 196200 206010 215820 225630 235440 245250

DEFORMAC. mm

0,055 0,099 0,139 0,172 0,216 0,271 0,653 1,395 1,765 2,217 2,75 3,348 3,95 4,757 5,69 6,583 7,64 8,7 9,92 11,343 12,775 14,128 15,7 16,923 17,035

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DATOS FINALES

TIEMPO:

FORMA DE LA FALLA:

DIMENSIONES: Longitudes: 

L1= 33.2 mm



L2= 33.5 mm



L3= 33.6 mm

Diámetros: 

D1= 22 mm



D2= 22.5 mm



D3= 23 mm

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TABLA DE RESULTADOS σ

Є

MPa

mm/mm

34,967 69,934 104,900 139,867 174,834 209,801 244,768 279,734 314,701 349,668 384,635 419,602 454,568 489,535 524,502 559,469 594,436 629,402 664,369 699,336 734,303 769,270 804,236 839,203 874,170

0,0010 0,0017 0,0025 0,0030 0,0038 0,0048 0,0115 0,0246 0,0312 0,0392 0,0486 0,0592 0,0698 0,0840 0,1005 0,1163 0,1350 0,1537 0,1753 0,2004 0,2257 0,2496 0,2774 0,2990 0,3010

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VALORES CARACTERISTICOS

VOLUMENES  VOLUMEN INICIAL Vi=  VOLUMEN FINAL Vf= ESFUERZOS  ESFUERZO EN EL LIMITE PROPORCIONAL σLP=  ESFUERZO DE FLUENCIA σFL=  ESFUERZO ULTIMO σUL= MEDIDAS DE DUCTILIDAD  PORCENTAJE ACORTAMIENTO Δδ=  PORCENTAJE MODIFICACION SECCIÓN ΔA= COEFICIENTE DE POISSON μ=

MODULO DE ELASTICIDAD E= PESO ESPECÍFICO ρ=