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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA MECÁNICA

MC112 - “E” CIENCIA DE LOS MATERIALES José Sosa, Luis

INFORME DE LABORATORIO No. 2 “Propiedades Mecánicas de los Materiales: Ensayo de Tracción”

Leiva Oré, Luis Carlos Segundo

20101288D

Rosas Retuerto, Luis Felipe

20122170B

Puma Gamboa, Wilson Manuel

20122125G

Lima, 30 de septiembre de 2013

Contenido INTRODUCCION .................................................................................................................................. 3 1.

OBJETIVOS .................................................................................................................................. 4

2.

EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y MATERIALES ..................................................................... 4

3.

PROCEDIMIENTO ....................................................................................................................... 6

4.

DATOS RECOGIDOS ................................................................................................................. 7

4.1.

ALUMINIO ................................................................................................................................. 7

4.2.

COBRE ...................................................................................................................................... 8

4.3.

BRONCE ................................................................................................................................... 9

4.4.

ACERO BAJO CARBONO .................................................................................................... 9

4.5.

ACERO MEDIO CARBONO ................................................................................................ 10

5.

CALCULOS Y RESULTADOS ................................................................................................ 11

5.1.

COBRE .................................................................................................................................... 15

5.2.

BRONCE ................................................................................................................................. 17

5.3.

ACERO BAJO CARBONO .................................................................................................. 21

5.4.

ACERO MEDIO CARBONO ................................................................................................ 25

6.

OBSERVACIONES .................................................................................................................... 29

7.

RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 29

8.

CONCLUSIONES....................................................................................................................... 30

9.

BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................... 30

10.

ANEXO..................................................................................................................................... 31

10.1.

ANEXO 1 ............................................................................................................................. 31

10.2.

ANEXO 2 ............................................................................................................................. 32

10.3.

ANEXO 3 ............................................................................................................................. 33

INTRODUCCION

La comprensión de las propiedades mecánicas de los materiales, es muy importante en la ingeniería, ya que todos los materiales están sometidos a fuerzas o cargas, ya sean en: tracción, compresión, torsión, flexión o corte, o una conjugación de ellos. Saber predecir cuál será el comportamiento nos será de utilidad para el diseño, fabricación y análisis de estructuras, maquinas, herramientas, etc…

El ensayo de tracción, consistes en aplicar una fuerza axial que se incrementa progresivamente, hasta romper la probeta, esto es registrado en un papel milimetrado. Los gráficos nos permite determinar varios parámetros del comportamiento mecánico de los materiales, tales como: Modulo de Young, Esfuerzo de Fluencia, Esfuerzo Máximo, Esfuerzo de Rotura, Porcentaje de elongación, Estricción, Residencia y Estricción.

1. OBJETIVOS 

Determinar las propiedades mecánicas mediante el ensayo de tracción.



Obtener la gráfica “Carga (F) vs. Deformación (δ)”.



Trazar la gráfica “Esfuerzo (σ) vs. Deformación (ε)”, de ingeniería y real. Comprender el significado de los resultados obtenidos.

2. EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y MATERIALES El equipo a utilizar es la ‘Maquina Universal’, que tiene las siguientes características: 

Marca

:

ALFRED J. AMSLER Y CIA



Número de Serie

:

46/224



Lugar de fabricación

:

Schaffhausen, Suiza



Carga Máxima

:

5000 Kg



Ultima calibración

:

2013-02-27 / CFP-117-2013 / METROIL

Las herramientas a utilizar son: 

Calibrador universal



Papel Milimetrado, tamaño A4

Los materiales a ensayar son probetas de los siguientes materiales: 

Acero de bajo carbono (A.B.C.)



Acero de medio carbono (A.M.C.)



Aluminio



Bronce



Cobre

3. PROCEDIMIENTO Para obtener las propiedades mecánicas de los materiales, en el ensayo de tracción se usaran probetas cilíndricas normalizadas1, a las cuales se le aplica una fuerza axial con ayuda de la maquina universal, la Fuerza se aplica progresivamente ya que es una prueba estática, hasta romper la probeta.

La fuerza y la elongación son registradas mediante un sistema de poleas, que lo grafica en un papel milimetrado. Con los datos obtenidos se construirá los gráficos “Carga (F) vs. Deformación (δ)” y “Esfuerzo (σ) vs. Deformación (ε)” de ingeniería y real (solo para el bronce). Y por último realizaremos un tratamiento grafico para obtener: Esfuerzo de Proporcionalidad (δp), Esfuerzo de Fluencia (δp), Esfuerzo Máximo (δmax), Esfuerzo de Rotura (δ rotura), % de Elongación Unitaria y Estricción.

Los pasos a seguir son: 1. Medir y anotar la longitud calibrada y el diámetro inicial, de cada probeta. 2. Fijar la probeta a ensayar con las mordazas. Instalar las mordazas en la maquina universal. 3. Fijar un nivel de referencia en el papel milimetrado. 4. Elegir el muelle a usar2. 5. Elegir la escala del medidor de fuerza, correspondiente al muelle. Fijar la aguja roja y negra en cero. 6. Encender el motor eléctrico de la maquina universal, y regular las válvulas de admisión y desfogue, a una velocidad moderada. 7. Observar la carga máxima y la carga de rotura, y anotarlos 8. Repetir el paso 2 hasta el 7, en cada probeta, hasta completar todas las probetas.

1 2

Las normas se encuentran en la bibliografía. En todos los ensayos se utilizó un resorte de 500Kg.

4. DATOS RECOGIDOS Las dimensiones tomadas en cada probeta (la hoja de datos se encuentra en el Anexo 1), se miden antes y después de realizado el ensayo de tracción, son:

 L0

:

Longitud Inicial

 D0

:

Diámetro inicial

 Lf

:

Longitud final

 Df

:

Diámetro final

 Pflu3

:

Carga de fluencia

 Pmax4

:

Carga máxima

El papel milimetrado se encuentra en el Anexo 2. 4.1. ALUMINIO Las dimensiones medidas para el Aluminio, se muestran:

3

L0

mm

26.4

D0

mm

7.7

Lf

mm

32.4

Df

mm

4.6

Pflu

Kgf

-

Pmax

Kgf

660

La carga de fluencia, es obtenida observando la aguja de fuerza cuando termina la zona elástica y se registra un aumento en la elongación sin haber un incremento de fuerza aparente. En algunos ensayos, no se logra observar fácilmente la carga de fluencia. Estos materiales son indicados con un guion (-) en el parámetro Pflu. 4 La carga máxima, es obtenida observando la aguja de fuerza antes de que se forme el cuello y se note una brusca disminución de la fuerza

Tabla 1 La curva “Carga vs. Deformación” obtenida en el papel milimetrado, se muestra en la Fig.

4.2. COBRE Las dimensiones medidas para el Cobre, se muestran: L0

mm

26.4

D0

mm

6.5

Lflu

mm

29.4

Df

mm

4.5

Pflu

Kgf

-

Pmax

Kgf

1150

La curva “Carga vs. Deformación” obtenida en el papel milimetrado, se muestra en la Fig.

4.3. BRONCE Las dimensiones medidas para el Bronce, se muestran: L0

mm

27.1

D0

mm

6.4

Lf

mm

35.1

Df

mm

5.1

Pflu

Kgf

-

Pmax

Kgf

1340

La curva “Carga vs. Deformación” obtenida en el papel milimetrado, se muestra en la Fig.

4.4. ACERO BAJO CARBONO Las dimensiones medidas para el Acero de bajo carbono, se muestran: L0

mm

27.3

D0

mm

5.4

Lf

mm

36.5

Df

mm

3.2

Pflu

Kgf

840

Pmax

Kgf

1210

La curva “Carga vs. Deformación” obtenida en el papel milimetrado, se muestra en la Fig.

4.5. ACERO MEDIO CARBONO Las dimensiones medidas para el Acero de bajo carbono, se muestran en la Tabla. L0

mm

28.7

D0

mm

5.5

Lf

mm

31.4

Df

mm

3.4

Pflu

Kgf

-

Pmax

Kgf

1860

La curva “Carga vs. Deformación” obtenida en el papel milimetrado, se muestra en la Fig.

5. CALCULOS Y RESULTADOS Las gráficas obtenidas en el papel milimetrado han sido digitalizadas con el programa AutoCAD, la metodología usada se explica en el Anexo 3. Las formulas a usar son:  Escala Horizontal 𝐸𝐻 =

𝐿𝑓 − 𝐿0

(𝑚𝑚𝑟𝑒𝑎𝑙 )

𝛿𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 5

(𝑚𝑚𝑝𝑎𝑝𝑒𝑙 )

 Escala Vertical 𝐸𝑣 =

(𝐾𝑔𝑓) 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑉𝑚𝑎𝑥 (𝑚𝑚𝑝𝑎𝑝𝑒𝑙 )

 Deformación Unitaria 𝜖=

𝐿 − 𝐿0 (𝑚𝑚) (𝑚𝑚) 𝐿0

 Esfuerzo de Ingeniería 𝐹 𝐴0

𝜎=

(𝐾𝑔𝑓) (𝑚𝑚2 )

 Deformación Unitaria Real 𝜖𝑟 = ln ( 1 + 𝜖 )  Esfuerzo Real 𝜎𝑟 = 𝜎 𝑥 ( 1 + 𝜖 )

(𝐾𝑔𝑓) (𝑚𝑚2 )

 Módulo de Young, se toma cualquier punto que se encuentre en la zona elástica 𝐸 =

𝜎 𝜖

 Esfuerzo máximo. Este es medido antes de la formación del cuello 𝜎𝑚𝑎𝑥 =

𝑃𝑚𝑎𝑥 (𝐾𝑔𝑓) 𝐴0 (𝑚𝑚2 )

 Esfuerzo de fluencia, este será calculado de manera gráfica usando el método off-set. El esfuerzo de fluencia es aquel el cual después de cesar el esfuerzo provoca una deformación de 0.02%.

5

La deformación plástica total, se calcula trazando una recta paralela a la zona elástica desde el punto de rotura, se toma el punto que intersecta la recta trazada y el eje ‘X’, la distancia desde el origen hasta el punto, es la deformación plástica total. En las figuras, la recta es trazada en color rojo.

 Esfuerzo de rotura, este es el esfuerzo soportado por material justo antes de romperse.  Porcentaje de alargamiento %𝛿 =

𝐿𝑓 − 𝐿0 𝑥 100 𝐿0

 Porcentaje de reducción de área (Estricción) 𝜓 =

𝐴𝑓 − 𝐴0 𝐴0

𝑥 100

Aplicando la digitalización obtenemos:

Los datos máximos son: DIMENSIONES Horizontal Vertical δ plástica total

21.27 13.11 20.20

AREA (mm2)

46.57

Aplicando la fórmula para escalar: ESCALA Elongación Fuerza

0.30 50.34

Escalando los puntos, llenamos la siguiente tabla:

0 1 2 3 4

δ (mm) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

PAPEL Fuerza (mm) 0.00 3.62 6.71 9.61 10.58

δ (mm) 0.00 0.15 0.30 0.45 0.59

REAL Fuerza (Kgf) 0.0 182.2 337.8 483.8 532.6

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 21.27

11.70 12.24 12.63 12.89 13.02 13.10 13.11 13.05 12.91 12.71 12.40 12.08 11.67 11.24 10.78 10.17 9.56 8.85 8.03 7.77

0.89 1.19 1.49 1.78 2.08 2.38 2.67 2.97 3.27 3.56 3.86 4.16 4.46 4.75 5.05 5.35 5.64 5.94 6.24 6.32

Calculando la deformación unitaria y esfuerzo, de ingeniería: INGENIERIA ε σ (MPa) 0.000 0.00 0.006 38.39 0.011 71.16 0.017 101.92 0.023 112.21 0.034 124.09 0.045 129.81 0.056 133.95 0.068 136.71 0.079 138.09 0.090 138.93 0.101 139.04 0.113 138.40 0.124 136.92 0.135 134.80 0.146 131.51 0.158 128.12 0.169 123.77

589.0 616.2 635.8 648.9 655.5 659.5 660.0 657.0 649.9 639.9 624.3 608.1 587.5 565.9 542.7 512.0 481.3 445.5 404.3 391.2

0.180 0.191 0.203 0.214 0.225 0.236 0.239

119.21 114.33 107.86 101.39 93.86 85.16 82.41

Graficando la curva “Esfuerzo vs. Deformación unitaria” de ingeniería:

INGENIERIA: S (MPA) VS. E 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

Calculando parámetros mecánicos: E

MPa

3648 (95)

σmax

MPa

139.04 (188)

σfluencia

MPa

130 (155)

σrotura

MPa

102.13 (88)

%δ

mm/mm

22.73 (21)

%ψ

mm/mm

64.31 (78)

0.250

0.300

5.1. COBRE Aplicando la digitalización obtenemos:

Los datos máximos son: DIMENSIONES Horizontal Vertical δ plástica total

10.51 23.01 9.06

AREA (mm2)

33.18

Aplicando la fórmula para escalar: ESCALA Elongación Fuerza

0.33 49.98

Escalando los puntos, llenamos la siguiente tabla: PUNTO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

δ (mm) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

PAPEL Fuerza (mm) 0.00 4.64 9.67 14.11 18.78 22.94 21.10 19.97 19.01 17.98

DIMENSIONES δ (mm) Fuerza (Kgf) 0.00 0.0 0.17 231.9 0.33 483.3 0.50 705.2 0.66 938.6 0.99 1146.5 1.32 1054.5 1.66 998.1 1.99 950.1 2.32 898.6

10 11 12 13

8.00 9.00 10.00 10.51

16.92 15.76 14.46 13.65

2.65 2.98 3.31 3.48

845.6 787.7 722.7 682.2

Calculando la deformación unitaria y esfuerzo, de ingeniería: INGENIERIA ε σ (MPa) 0.000 0.00 0.006 68.56 0.013 142.88 0.019 208.48 0.025 277.48 0.038 338.94 0.050 311.76 0.063 295.06 0.075 280.88 0.088 265.66 0.100 250.00 0.113 232.86 0.125 213.65 0.132 201.68 Graficando la curva “Esfuerzo vs. Deformación unitaria” de ingeniería:

INGENIERIA: S (MPA) VS. E 600.00 550.00 500.00 450.00 400.00 350.00 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

Calculando parámetros mecánicos: E

GPa

11.156 ()

σmax

MPa

340 ()

σfluencia

MPa

330 ()

σrotura

MPa

228 ()

%δ

mm/mm

11.36 ()

%ψ

mm/mm

52.07 ()

5.2. BRONCE Aplicando la digitalización obtenemos:

Los datos máximos son: DIMENSIONES Horizontal Vertical δ plástica total

38.79 26.52 35.1

AREA (mm2)

32.17

Aplicando la fórmula para escalar: ESCALA Elongación Fuerza

0.23 50.53

Escalando los puntos, llenamos la siguiente tabla: PUNTO 0 1 2 3 4 5

δ (mm) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

PAPEL Fuerza (mm) 0.00 3.58 7.16 10.72 13.44 14.85

DIMENSIONES δ (mm) Fuerza (Kgf) 0.00 0.0 0.11 180.9 0.23 361.8 0.34 541.7 0.46 679.1 0.57 750.3

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.50 7.50 8.50 9.50 10.50 11.50 12.50 13.50 14.50 15.50 16.50 17.50 18.50 19.50 20.50 21.50 22.50 23.50 24.50 25.50 26.50 27.50 28.50 29.50 30.50 31.50 32.50 33.50 34.50 35.50 36.50 37.50 38.50 38.79

15.73 16.32 16.83 17.26 17.65 18.04 18.83 19.41 19.92 20.46 20.89 21.43 21.77 22.18 22.56 23.01 23.38 23.65 23.92 24.25 24.45 24.82 24.84 25.09 25.27 25.49 25.60 25.85 25.90 26.06 26.18 26.24 26.27 26.38 26.44 26.52 26.55 26.53 26.52 26.44

0.68 0.80 0.91 1.03 1.14 1.25 1.48 1.71 1.94 2.17 2.39 2.62 2.85 3.08 3.30 3.53 3.76 3.99 4.22 4.44 4.67 4.90 5.13 5.36 5.58 5.81 6.04 6.27 6.50 6.72 6.95 7.18 7.41 7.64 7.86 8.09 8.32 8.55 8.77 8.84

794.8 824.6 850.4 872.1 891.8 911.5 951.4 980.7 1006.5 1033.8 1055.5 1082.8 1100.0 1120.7 1139.9 1162.6 1181.3 1195.0 1208.6 1225.3 1235.4 1254.1 1255.1 1267.7 1276.8 1288.0 1293.5 1306.1 1308.7 1316.8 1322.8 1325.9 1327.4 1332.9 1336.0 1340.0 1341.5 1340.5 1340.0 1336.0

Calculando la deformación unitaria y esfuerzo, de ingeniería y reales: INGENIERIA ε σ (MPa) 0.000 0.00 0.004 55.16 0.008 110.32 0.013 165.18 0.017 207.09 0.021 228.81 0.025 242.37 0.029 251.46 0.034 259.32 0.038 265.94 0.042 271.95 0.046 277.96 0.055 290.14 0.063 299.07 0.071 306.93 0.080 315.25 0.088 321.88 0.097 330.20 0.105 335.44 0.114 341.75 0.122 347.61 0.130 354.54 0.139 360.24 0.147 364.40 0.156 368.56 0.164 373.65 0.172 376.73 0.181 382.43 0.189 382.74 0.198 386.59 0.206 389.36 0.214 392.75 0.223 394.45 0.231 398.30 0.240 399.07 0.248 401.54 0.257 403.39 0.265 404.31 0.273 404.77

REAL ε 0.000 0.004 0.008 0.013 0.017 0.021 0.025 0.029 0.033 0.037 0.041 0.045 0.053 0.061 0.069 0.077 0.085 0.092 0.100 0.108 0.115 0.123 0.130 0.137 0.145 0.152 0.159 0.166 0.173 0.180 0.187 0.194 0.201 0.208 0.215 0.222 0.228 0.235 0.242

σ (MPa) 0.00 55.39 111.25 167.26 210.57 233.62 248.49 258.86 268.04 276.01 283.39 290.82 306.00 317.94 328.87 340.44 350.30 362.13 370.70 380.56 390.00 400.76 410.23 418.04 425.91 434.93 441.68 451.58 455.17 463.00 469.59 476.99 482.36 490.42 494.73 501.16 506.86 511.42 515.41

0.282 0.290 0.299 0.307 0.315 0.324 0.326

406.47 407.39 408.62 409.09 408.78 408.62 407.39

0.248 0.255 0.261 0.268 0.274 0.281 0.282

520.99 525.60 530.63 534.67 537.70 540.94 540.30

Graficando la curva “Esfuerzo vs. Deformación unitaria” de ingeniería:

INGENIERIA: S (MPA) VS. E 600.00 550.00 500.00 450.00 400.00 350.00 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

Graficando la curva “Esfuerzo vs. Deformación unitaria” real:

0.300

0.350

REAL: S (MPA) VS. E 600.00 550.00 500.00 450.00 400.00 350.00 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

Calculando parámetros mecánicos: E

GPa

10.324

σmax

MPa

408.62

σfluencia

MPa

270.00

σrotura

MPa

540.00

%δ

mm/mm

29.52

%ψ

mm/mm

36.50

5.3. ACERO BAJO CARBONO Aplicando la digitalización obtenemos:

Los datos máximos son: A.B.C. L0

mm

27.3

D0

mm

5.4

Lf

mm

36.5

Df

mm

3.2

0.300

0.350

Pflu

Kgf

840

Pmax

Kgf

1210

Aplicando la fórmula para escalar: ESCALA Elongación Fuerza

0.26 50.73

Escalando los puntos, llenamos la siguiente tabla: PUNTO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

δ (mm) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00

PAPEL Fuerza (mm) 0.00 5.74 11.37 14.64 16.05 16.61 17.37 18.52 19.36 20.20 20.00 21.52 21.95 22.30 22.60 22.84 23.08 23.25 23.41 23.53 23.62 23.72 23.78 23.82 23.85 23.85 23.85 23.82 23.76

DIMENSIONES δ (mm) Fuerza (Kgf) 0.00 0.0 0.13 291.2 0.26 576.8 0.39 742.7 0.52 814.3 0.65 842.7 0.78 881.2 1.04 939.6 1.30 982.2 1.55 1024.8 1.81 1014.7 2.07 1091.8 2.33 1113.6 2.59 1131.4 2.85 1146.6 3.11 1158.8 3.37 1170.9 3.63 1179.6 3.89 1187.7 4.14 1193.8 4.40 1198.3 4.66 1203.4 4.92 1206.4 5.18 1208.5 5.44 1210.0 5.70 1210.0 5.96 1210.0 6.22 1208.5 6.48 1205.4

29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00 34.00 35.00 36.00 37.00

23.71 23.54 23.32 23.10 22.64 22.11 21.50 20.73 19.87 18.87 17.67 16.15

6.73 6.99 7.25 7.51 7.77 8.03 8.29 8.55 8.81 9.07 9.32 9.58

Calculando la deformación unitaria y esfuerzo, de ingeniería: INGENIERIA ε σ (MPa) 0.000 0.00 0.005 124.74 0.009 247.09 0.014 318.15 0.019 348.79 0.024 360.96 0.028 377.48 0.038 402.47 0.047 420.72 0.057 438.98 0.066 434.63 0.076 467.66 0.085 477.01 0.095 484.61 0.104 491.13 0.114 496.35 0.123 501.56 0.133 505.26 0.142 508.73 0.152 511.34 0.161 513.30 0.171 515.47 0.180 516.77 0.190 517.64 0.199 518.29 0.209 518.29

1202.9 1194.3 1183.1 1171.9 1148.6 1121.7 1090.8 1051.7 1008.1 957.3 896.5 819.4

0.218 0.228 0.237 0.247 0.256 0.266 0.275 0.285 0.294 0.304 0.313 0.323 0.332 0.342 0.351

518.29 517.64 516.34 515.25 511.56 506.78 502.00 492.00 480.48 467.23 450.49 431.80 410.07 383.99 350.96

Graficando la curva “Esfuerzo vs. Deformación unitaria” de ingeniería:

INGENIERIA: S (MPA) VS. E 700.00 600.00 500.00 400.00 300.00 200.00 100.00 0.00 0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

Calculando parámetros mecánicos: E

MPa

15744 (1910)

σmax

MPa

518.29 (531)

σfluencia

MPa

450 (361)

σrotura

MPa

370 (415)

%δ

mm/mm

33.70 (29)

%ψ

mm/mm

64.88 (65)

0.350

0.400

5.4. ACERO MEDIO CARBONO Aplicando la digitalización obtenemos: A.M.C. L0

mm

28.7

D0

mm

5.5

Lf

mm

31.4

Df

mm

3.4

Pflu

Kgf

-

Pmax

Kgf

1860

Los datos máximos son: DIMENSIONES Horizontal Vertical δ plástica total

29.06 37.28 22.19

AREA (mm2)

23.76

Aplicando la fórmula para escalar: ESCALA Elongación Fuerza

0.12 49.89

Escalando los puntos, llenamos la siguiente tabla: PUNTO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

δ (mm) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 6.00

PAPEL Fuerza (mm) 0.00 3.34 4.68 7.02 9.36 11.80 14.27 16.44 18.68 20.08 21.72 24.20

DIMENSIONES δ (mm) Fuerza (Kgf) 0.00 0.0 0.06 166.6 0.12 233.5 0.18 350.2 0.24 467.0 0.30 588.7 0.37 712.0 0.43 820.2 0.49 932.0 0.55 1001.8 0.61 1083.7 0.73 1207.4

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00

26.34 28.31 29.78 31.18 32.43 33.54 34.27 35.05 35.71 36.24 36.61 36.83 37.02 37.19 37.28 37.25 37.14 36.86 36.41 35.76 34.90 33.84 32.27 32.15

0.85 0.97 1.10 1.22 1.34 1.46 1.58 1.70 1.83 1.95 2.07 2.19 2.31 2.43 2.56 2.68 2.80 2.92 3.04 3.16 3.29 3.41 3.53 3.65

Calculando la deformación unitaria y esfuerzo, de ingeniería: INGENIERIA ε σ (MPa) 0.000 0.00 0.002 68.81 0.004 96.41 0.006 144.62 0.008 192.83 0.011 243.09 0.013 293.98 0.015 338.68 0.017 384.83 0.019 413.67 0.021 447.46 0.025 498.55 0.030 542.63 0.034 583.22

1314.2 1412.5 1485.8 1555.7 1618.0 1673.4 1709.8 1748.7 1781.7 1808.1 1826.6 1837.5 1847.0 1855.5 1860.0 1858.5 1853.0 1839.0 1816.6 1784.2 1741.3 1688.4 1610.0 1604.1

0.038 0.042 0.047 0.051 0.055 0.059 0.064 0.068 0.072 0.076 0.081 0.085 0.089 0.093 0.098 0.102 0.106 0.110 0.114 0.119 0.123 0.127

613.50 642.34 668.09 690.96 706.00 722.07 735.67 746.58 754.21 758.74 762.65 766.16 768.01 767.39 765.13 759.36 750.09 736.70 718.98 697.14 664.80 662.33

Graficando la curva “Esfuerzo vs. Deformación unitaria” de ingeniería:

INGENIERIA: S (MPA) VS. E 900.00 800.00 700.00 600.00 500.00 400.00 300.00 200.00 100.00 0.00 0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

Calculando parámetros mecánicos: E

MPa

22.644 (200)

σmax

MPa

768.01 (620)

σfluencia

MPa

620 (415)

σrotura

MPa

690 ()

%δ

mm/mm

9.41

%ψ

mm/mm

61.79

6. OBSERVACIONES  Se observa los diámetros de la probeta son similares, pero la resistencia muy diferente. Se observa que a mayor diámetro aumentar la carga y tiempo.  La elasticidad de los materiales en orden creciente es: Aluminio, Bronce, Cobre, A.B.C. Y A.M.C. Se toma como referencia, el módulo de Young.  La ductilidad de los materiales en orden creciente es: Bronce, Cobre, Aluminio, A.M.C y A.B.C. Se toma como referencia, la estricción en orden creciente.  En el A.B.C, se observó que al alcanzar la fuerza máxima, el material se recuperaba y la fuerza disminuía, varias veces. Ocurriendo aquí concentración de esfuerzo y consecuencia desplazamiento de granos.  Los materiales más dúctiles formaban un cuello (estricción) en la zona de rotura, mientras que los materiales más frágiles se rompían sin formar cuello.  El comportamiento no lineal observado en la primera parte de la curva, es debido a que las mordazas no están bien sujetas. Una vez que se sujetan bien, la curva tiende a un comportamiento lineal. 7. RECOMENDACIONES  Precargar las mordazas, para evitar el comportamiento no lineal.  Elegir una escala de acuerdo a los resultados que se van a obtener, tanto como para el resorte y extensómetro.  Regular la velocidad de la aplicación de la carga, de manera que no sea excesivo. NI cambiar la velocidad en plena prueba, ya que esto modificara la proporción de muestras curvas.  Se recomienda usar las dimensiones de la probeta recomendadas por las normas técnicas.  Trazar una escala separada cada 5 mm en la zona calibrada, para asi poder medir la deformación elástica y plástica total. Así como la concentración de la fuerza en la zona de rotura.

8. CONCLUSIONES 

El acero es tiene buena resistencia a la fluencia, y regular ductilidad. La cual la convierte en el material óptimo para muchas aplicaciones.



Las propiedades mecanicas, no salió de acuerdo a lo esperado, debido a que la horizontal tomada fue la del papel milimetrado, y la horizontal real, esta tiene una ligera desviación. Como los valores son grandes, una ligera desviación provocara una gran error al momento de tomar la pendiente de la zona elástica



El ensayo de tracción es muy importante en el ámbito en la industria, ya que para saber la calidad de los materiales fabricados, estos deberán ser ensayados para cumplir con las normas de seguridad y calidad.

9. BIBLIOGRAFIA  Ciencia e ingeniería de los materiales. Donald R. Askeland.  Fundamentos de la ciencia e ingeniería de los materiales, William Smith,  Técnicas de Laboratorio para pruebas de Materiales. Keiser, Carl. LimusaWiley.  Norma técnica peruana, NTP 341-002



Norma ASTM A370, “Standard Test Method and Definitions for Mechanical Testing of Steel products”  Norma ASTM E 8M, “Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials”  Norma ASTM B557M. “Standard Test Methods for Tension Testing Wrought and Cast Aluminum- and Magnesium-Alloy Products [Metric]

10. ANEXO 10.1.

ANEXO 1

10.2.

ANEXO 2

Hoja de datos del papel milimetrado

10.3.

ANEXO 3

Las curvas han sido digitalizadas con el siguiente método: 1. Se escanea el papel milimetrado, con una densidad superior a 600dpi. 2. Con ayuda del editor Photoshop, cada grafica se corta individualmente, teniendo cuidado que la altura de cada figura sea la misma. 3. Abrimos el programa AutoCAD, importamos cada imagen, con una escala de 1 (esto no es así, más adelante corregiremos esto). 4. Definimos una línea horizontal que sea coincidente con la línea horizontal trazada en el papel milimetrado, esta será nuestro eje de ‘X’. El inicio y el final de nuestro eje ‘X’ debe coincidir con alguna marca del papel milimetrado, para así poder escalarlo posteriormente. 5. Ahora con el comando ‘PLINE’ (poli-línea), marcamos el primer punto en la intersección de la curva con nuestro eje ‘X’, y vamos marcando varios puntos siguiendo la curva, hasta completarla. 6. Debido a que el comando ‘PLINE’, nos da segmentos rectos, y la gráfica real tiene curvatura, seleccionaremos la curva y usamos el comando ‘PEDIT’, para así convertir esta línea en una línea spline (curvatura continua). 7. Ahora duplicaremos la imagen, y la escalaremos a la escala real. Esto se logra con el comando ‘SCALE’, tomaremos como primer punto la intersección de la curva con el eje ‘X’, y escribiremos ‘R’ (referencia), tomaremos como referencia la longitud del eje ‘X’, damos ‘Enter’ y escribimos el valor real del eje ‘X’. Ahora tenemos nuestra grafica escalada a 1:1. 8. Con la curva real, eliminaremos la parte no lineal del trazado, proyectando la parte elástica (recta), e intersectándola con nuestro eje ‘X’. Este nuevo punto será el nuevo origen de coordenadas. 9. Trazaremos líneas verticales, para poder medir la distancia vertical. El primer tramo esta espaciado con 0.5mm hasta la carga de fluencia, luego un espaciado de 1mm hasta completar la gráfica. 10. Ahora con ‘_dimlinear’, mediremos las distancias desde el eje ‘X’ a cada una de las intersecciones de las líneas verticales con la curva. 11. Repetir con cada grafica desde el paso 3 hasta el 10. Hasta completar todas las gráficas.