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I.

TITULO :

“ENSAYO DE COMPRESION DE LOS MATERIALES Y EFECTO BAUSCHINGER”

II.

OBJETIVOS: 2.1. Conocer el proceso de compresión en general así como el efecto Bauschinger. 2.2. Identificar los diferentes tipos de curvas de tensión de los materiales más característicos. 2.3. Observar la resistencia de los materiales dúctiles (ejm. Aluminio 99.80%) a las cargas de compresión y elaborar la curva carga v.s acortamiento.

III.

FUNDAMENTO TEÓRICO: 3.1. ENSAYO DE COMPRESIÓN. Se dice que un cuerpo está sometido a compresión cuando fuerzas exteriores a él tienden a acortarlo. El ensayo de compresión se distingue del de tracción únicamente por ser de fuerzas opuestas o de signo contrario. Por este motivo, las fórmulas empleadas son las mismas, solo se le cambia el signo. La formación de las curvas carga v.s. acortamiento es similar al de alargamientos, también se llega a un punto en que el material fluye, denominado límite de aplastamiento (σdf). El límite de aplastamiento se define como la tensión de compresión necesaria para provocar un acortamiento permanente del 0.2%. Puede ocurrir que el σdf no aparezca; en cuyo caso se procederá a su medición, como en el ensayo de tracción, utilizando extensómetros de gran precisión. Las extensiones de aplastamiento máximas, son posibles averiguarlas solo en materiales quebradizos ya que los dúctiles muchas veces pueden ser aplastados hasta formar láminas muy delgadas, por tal motivo para estos últimos se utiliza una escala de calidades demediante la expresión “grado de deformación”, que se define por la tensión necesaria para acortar una probeta en un 10%, 20%, 30%, etc. Con relación a su altura original. 3.2. EL EFECTO DE BAUSCHINGER. Se produce cuando una probeta es sometida a un ensayo de tracción seguido de un ensayo de compresión o viceversa. En determinadas circunstancias se observa, que la tensión de fluencia para el posterior ensayo de compresión es menor que la correspondiente al ensayo de tracción previo. La isotroía del material establecerá que ambas tensiones sean iguales.

Dicho fenómeno se manifiesta como un ablandamiento por trabajado en frío, el cual puede justificarse a través de la teoría dislocacionista, y se le conoce con el nombre de “Efecto Bauschinger” desde el trabajo sobre endurecimiento por deformación. El efecto Bauschinger se refiere a una característica de los materiales donde el estrés del material , característica de las capas modificadas como resultado de la distribución de la tensión microscópica de la materia. Por ejemplo, un aumento de la resistencia a la fluencia a ñla tracción se produce a expensas de la resistencia a ala fluencia a compresión. 3.3. RELACION DE DEFORMACIÓN EN COMPRESIÓN.

Nomenclatura: F : ho : do : A0 :

fuerza (Kg) Altura inicial (mm) Diámetro inicial (mm) Área inicial (mm2)

hf

:

Altura final (mm)

df

:

Diámetro final (mm)

Af

:

Área final (mm2)

a) % Acortamiento:

%𝐴𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =

ℎ0 − ℎ 𝑥 100 ℎ0

b) Aumento de la sección normal (ψ):

ψ=

𝐴−𝐴0 𝐴0

𝑥100 =

𝑑− 𝑑0 𝑑0

𝑥100

3.4. NORMALIZACIÓN DE PROBETAS. Se someten generalmente al ensayo por compresión los materiales pétreos, ladrillos, hormigón, madera y metales. La forma más usual de las probetas es la cúbica para material pétreo y de madera. La proporción existente entre las dimensiones fundamentales de una probeta para el ensayo de compresión, debe ser:

𝑛= Donde: A H

: :

ℎ0 √𝐴0

=1

Sección normal. Altura.

Solo manteniendo este criterio referente a las dimensiones, se pueden realizar ensayos que den valores homogéneos. En la siguiente tabla se detalla las dimensiones usuales para diferentes materiales. Tabla I. DIMENSIONES DE PROBETAS PARA DIFERENTES MATERIALES.

La norma DIN DWM VA 106 se toma como base para los ensayos de compresión de los metales; y la norma DIN DWM 2185 para los ensayos de compresión en general.

3.5. DIAGRAMAS DE COMPRESIÓN TÍPICOS

Diagramas de compresión: 1. 2. 3. 4. 5.

Acero de bajo carbono Fundición gris Duraluminio Aluminio Madera

Del diagrama de compresión del acero dulce se ve que en la etapa inicial existe la proporcionalidad entre la carga y la deformación, luego la deformación crece rápidamente en pequeños aumentos de la carga; después el crecimiento de las deformaciones se hace más lento a causa del aumento de la sección de la probeta.

Las probetas de materiales frágiles durante la compresión se descomponen en pedazos. Por ejemplo durante el ensayo de hierro fundido las partes de la probeta, al alcanzar la carga de destrucción, se deslizan una por la otra en planos inclinados. Durante la compresión de la madera a lo largo de las fibras, la proporcionalidad entre las cargas y las deformaciones, se observa casi hasta el momento de la destrucción.

ASPECTO DE PROBETAS ANTES Y DESPUES DE COMPRESIÓN:

La forma de barril que toman las probetas después del ensayo, se explica por la fricción entre las tapas de la probeta y los platos de la prensa. El duraluminio se destruye durante la compresión al igual que la fundición, sufriendo desplazamiento por un plano inclinado. El aluminio se deforma igual que el acero de bajo carbono, pero su fluencia es más pronunciada.

IV.

MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPO:      

Probeta preparada. Papel milimetrado. Vernier. Goniómetro. Máquina prensa AMSLER. Calculadora.

V.

PROCEDIMIENTO: 1. Preparar la probeta de tracción de acuerdo a normas. 2. Colocar la probeta en la prensa de AMSLER. 3. Efectuar la compresión con aplicación de cargas progresivas. 4. Registrar datos obtenidos durante el ensayo. 5. Tomar medidas de altura y diámetros finales. 6. Efectuar cálculos.