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TECNOLOGÍA DE MATERIALES AVANZADO

1 TECNOLOGIA DE MATERIALES AVANZADO ENSAYO DE TRACCION LUGAR DE CODIGO DE REALIZACION CURSO: TALLER DE M1 LA M36215 FECHA DE EJECUCION DURACION TAREA 18/03 /2016 01 SESION DOCENTE: DR. ING. CARLOS VALDEZ SALAZAR

INTEGRANTES 1º EFRAIN MACHACA HUAMANHORCCO 2º 3º 4º 5º

SEMEST RE II GRUPO C3

TECNOLOGÍA DE MATERIALES AVANZADO

2

OBJETIVOS: - Realizar probetas normalizadas para ensayos de tracción. - Realizar e interpretar valores obtenidos en los ensayos de tracción. - Determinar la resistencia de fluencia de los materiales por medio del ensayo tracción. - Conocer las partes que componen la máquina de tracción. RECURSOS: - EQUIPOS/HERRAMIENTAS: o Máquina de Ensayo de Tracción Zwick Roell (rango de aplicación de 0 a 50 KN) - MATERIALES Y/O PROBETAS o Probetas de:  Bronce  Aluminio  

Cobre Acero SAE 1020

TAREAS: - Ejecutar ensayos de tracción con probetas metálicas - Evaluación y Elaboración de registros de Inspección - Realizar un video educativo sobre toda la experiencia del ensayo de tracción.

ENSAYO DE TRACCIÓN Durante el trabajo ningún componente y/o equipo debe sufrir daño alguno, porque está trabajando con partes de máquinas y mecanismos que deben funcionar correctamente una vez terminada la actividad ¡IMPORTANTE!: Mantenga limpio y en correcto orden el puesto de trabajo. N

1

Tarea parcial

Equipos/Observaciones

 Equipo de Tracción  Anote los datos solicitados Revise los datos del del manual de operación. equipo con ayuda del manual de operación

Datos de Datos del equipo: Nombre: Zwick Roel Z050 Velocidad máxima(v):50 mm/min Norma del ensayo: ASTM

 Vernier

Material

Anote los datos solicitados para cada probeta

1:

Material

 Dimensiones de la probeta según norma

2

Datos de las probetas:

Consultar información de la norma ASTM para ensayos de tracción

Material

Aluminio 2: 3:

Cobre Bronce

Material

4:

-----------

Material

5:

-----------

Dimensiones de las probetas según norma

�1 : 110mm �2 : 40mm  Ingrese al programa testExpert :

 Abrir un archivo :

3

Siga la indicaciones  En la pestaña de metales escoger Programa Master “Ensayo de mostradas para poder tracción” configurar el equipo

Presionar el botón ON antes de iniciar a navegar por el programa

TECNOLOGÍA DE MATERIALES AVANZADO Equipos/Observaci Datos de trabajo

4

N

Tarea parcial

 Paso N° 1 :Dirigirse a : NO ¡! debe haber probeta en la mordaza

Tenga mucho cuidado al manipular el equipo

Click en la pestaña Asistente La velocidad de posición de inicio no debe ser mayor a 180 mm/min

 Paso N° 2 :Dirigirse a

4

No debe encontrarse ninguna probeta al regresar las mordazas a la posición de inicio

 Paso N° 3 :Dirigirse a

Coloque los valores mostrados en el software

La velocidad de ensayo no debe ser mayor a 100 mm/min

 Paso N° 4 :Dirigirse

Llene los espacios en blanco de acuerdo a las indicaciones del docente Consulte su cuaderno en todo momento  Paso N° 5 : Verificar que todos los ítems tengan un visto bueno

Cualquier duda consulte con su docente

No efectúe ninguna modificación en el software sin antes preguntar al docente

N

Tarea parcial

Equipos/Observacione  Colocar las medidas solicitadas en el programa.

Datos de trabajo Probeta N° 1: Aluminio a) Antes del ensayo

�� : 40mm D� : 6mm b) Después del ensayo

Siga las indicaciones del docente en todo momento

 Colocar la probeta en las mordazas e iniciar el ensayo

�f: Df :

mm

∆� :

mm

mm

Probeta N° 2: Cobre a) Antes del ensayo

�� : 40mm D� : 6mm b) Después del ensayo

�f : Df : ∆� :

Ubíquese en el botón siguiente “Pantalla series”

mm mm mm

Probeta N° 3: Bronce a) Antes del ensayo

Tenga cuidado al realizar el ensayo

5

�� : 40mm D� : 6mm b) Después del ensayo

�f :

mm

Df : ∆� :

mm mm

Probeta N° 4: a) Antes del ensayo

�� : �� :

Cualquier duda consulte con su docente

b) Después del ensayo

�� : �� : ∆� : Use sus EPP en todo momento  Usando un vernier realiza las medidas en las probetas ensayadas

Controlo su tiempo durante el desarrollo del laboratorio

mm mm mm mm mm

Probeta N° 5: a) Antes del ensayo

�� : �� :

mm mm

b) Después del ensayo

�� :

mm

�� : ∆� :

mm mm

Observaciones:

_

N

Tarea parcial

Equipos/Observacione  Gráfica carga vs alargamiento

Datos de trabajo

Recuerde que:

6

Llene los espacios en  Propiedades obtenidas en el ensayo de tracción blanco de a) Esfuerzo � = acuerdo a las � � =� � = indicaciones del 0 �0 = docente b) Deformación � = �� − �0 � = 0 . 100% �� = � �0 = c) Módulo de Elasticidad

� � =� �����

Realice los cálculos solicitados

� = � = �0 = �� =

d) Estricción a la rotura �0 − �� �= . 100% �0

xx

Cualquier duda consulte con el docente

Grafique la curva esfuerzo vs deformación

Analiza las gráficas determinadas antes de realizar los cálculos solicitados

Resultados del ensayo Material N° 1: Bronce

F1 = 1470

�

F2 = 592

�

F3 = 6.802

�

�0 = 28.27

mm2

�f = 4.9

mm

a) Esfuerzo de tracción

�u =1470/28..27 =51.99 2 �/mm b) Esfuerzo a la rotura

�f =592/28.27

=20.94 Según lo estudiado en clase determine los valores

�⁄mm2

Resultados del ensayo d) Deformación elástica

−

������=

2

= %

e) Deformación total

������ =

−

= %

f) Deformación real

����� = ln(

)=

g) Módulo de elasticidad

� = �⁄mm2

=

h) Estricción a la rotura

28.27

−4.9

%

Grafique la curva esfuerzo vs deformación

Resultados del ensayo Material N° 2: Cobre

F1 = 2170

�

F2 = 1670

�

F3 = 10.926

�

Resultados del ensayo d) Deformación elástica

−

������=

= %

e) Deformación total 2

�0 = 28.27

mm

�f = 5.7

mm2

������ =

−

= %

f) Deformación real a) Esfuerzo de tracción

�u=

����� = ln(

2170/28.27=76.75

�⁄mm

2

b) Esfuerzo a la rotura

�f =1670/28.27=59.07 �⁄mm2

�llim = 10.926/28.27=0.38�⁄mm Grafique la curva esfuerzo vs deformación

%

g) Módulo de elasticidad

=

� = �⁄��2

h) Estricción a la rotura

28.27 −5.9 =0.79 % 28.27 Observaciones: ∅=

c) Límite elástico

Efectúe los cálculos necesarios para

)=

2

Resultados del ensayo Material N° 3: Aluminio

F1 = 1210

�

F2 = 881

�

F3 = 4.911

�

Resultados del ensayo d) Deformación elástica

−

������=

= %

e) Deformación total 2

�0 = 28.27

mm

�f = 3.6

mm2

������ =

−

= %

f) Deformación real a) Esfuerzo de tracción

�� =1210/28.27=42.8 2 �⁄mm b) Esfuerzo a la rotura

�� =881/28.27

=31.16 �⁄mm

2

c) Límite elástico

���� =4.911/28.27

����� = ln(

)=

%

g) Módulo de elasticidad

� = �⁄mm2

=

h) Estricción a la rotura

28.27−3.6 ∅= =0.87 % 28.27 Observaciones:

=0.173 �⁄mm2

Tenga en consideración en todo momento acerca de las normas de seguridad

Grafique la curva esfuerzo vs deformación

Resultados del ensayo Material N° 4:

e) Deformación elástica

�1 =

�

�2 =

�

�3 =

�

�0 =

��2

�� =

��

2

Grafique la curva esfuerzo vs deformación

�� = �⁄��2

f) Deformación total

−

������ =

����� = ln(

=

= %

)=

%

h) Módulo de elasticidad

=

� = �⁄��2

=

i) Estricción a la rotura

−

j) Límite elástico

∅=

Resultados del ensayo Material N° 5:

Resultados del ensayo

�

�2 =

�

�3 =

�

�0 =

��2 ��

a) Esfuerzo de tracción

�� = 2 �⁄��

%

−

������=

2

= %

e) Deformación total

������ =

−

= %

f) Deformación real

����� = ln(

=

)=

=

=

� = �⁄��2

h) Estricción a la rotura

c) Límite elástico

∅=

−

=

En la imagen siguiente identifique la curvas halladas Usar el sentido común y el conocimiento para contestar las preguntas hechas por el docente al momento de sustentar el informe.

O bs :

%

g) Módulo de elasticidad

b) Esfuerzo a la rotura

�� = �⁄��2

=

d) Deformación elástica

�1 =

�� =

Presente los resultados al docente

= %

g) Deformación real

i) Esfuerzo a la rotura

Efectúe los cálculos necesarios para resolver los solicitado

−

������=

a) Esfuerzo de tracción

�� = 2 �⁄��

Resultados del ensayo

%

N

Tarea parcial

Equipos/Observaci  Use una lupa para analizar las fracturas

Análisis de los tipos de fracturas

Datos de trabajo Tipos de fracturas presentes

Material 1: Cobre a) Tipo de fractura: FRAGIL b) Dibuje la fractura

TIPOS DE FRACTURAS

 Fractura dúctil:  Formación de un cuello o estricción antes de la

fractura.

 El plano de rotura es normal a la dirección de los esfuerzos máximos aplicados

Material 2 : Bronce a) Tipo de fractura: FRAGIL b) Dibuje la fractura

Fractura tipo Copa y Cono

7

Material 3: Aluminio Fractura sumamente dúctil

 Fractura frágil:  Rápida propagación de la grieta sin apreciable deformación plástica. Menor consumo de energía comparada con la fractura frágil.  Fractura de apariencia brillante, granular con poca o ninguna estricción.  El plano de fractura es perpendicular a la dirección de los máximos esfuerzos de tracción.

a) Tipo de fractura: FRAGIL b) Dibuje la fractura

Material 4 : a) Tipo de fractura: b) Dibuje la fractura

 Fractura mixta:

Material 5 : a) Tipo de fractura: b) Dibuje la fractura

CALIBRACION DE LA MAQUINA 1. Se debe prender la computadora donde está instalado el programa TESTXPERT II. Este programa permitirá obtener datos del ensayo enviados por la máquina de tracción Zwick/Roell. 2. Para iniciar con la calibración de la maquina es importante no tener la robeta en las mordazas. 3. Damos clic en Archivo>metal>Ensayo de tracción /Material metálico. Se espera a que el programa cargue y se abra la ventana para realizar la configuración para e ensayo. 4. Damos clic en la opción Asistente> tipo de probeta>plan 5. La máquina requiere una Posición de inicio, significa la distancia a la que se van a ubicar las mordazas que sujetan a la probeta, en este caso se eligió la distancia de 55 mm. Luego, la velocidad será de 100mm/min. Las mordazas se ubican a 55 mm. 6. Luego damos clic en PRECARGA, esto significa que inicialmente la probeta probablemente se encuentre curveada a nivel molecular, la precarga es la fuerza inicial que enderezara la probeta antes de la toma de datos. Es importante colocar la probeta solo ajustada por la abrazadera inferior, luego seleccionar la fuerza CERO y ajustar la segunda abrazadera. 7. Damos clic en la opción PARAMETROS DE ENSAYO para configurar: 7.1. 7.2.

Límite de fluencia>sencillo Velocidad del límite de fluencia> depende del material que se este usando >mm/min 7.3. Velocidad de ensayo>depende del material que se este usando>mm/min. 8. Seleccionamos la opción RESULTADOS, en esta opción seleccionamos lo que queremos que la maquina calcule en el ensayo. Se seleccionó: a. Esfuerzo en rotura b. Fuerza máxima de tracción c. Resistencia a la tracción d. Límite superior de fluencia 9. Lugo se selecciona PARAMETROS DE INFORME, esta opción es para configurar los datos que saldrán en la hoja de datos que la maquina proporciona. Las opciones son Encabezado, Cliente, Normas de ensayo, Material, Tipo de probeta, Analista, Datos de maquina (Zwick Roell Z050). 10. Luego seleccionamos la opción Pantalla Serie y llenamos los datos que solicita como el diámetro de la probeta y la longitud de ensayo 11. Luego, seleccionamos GRAFICA DE LA PROBETA y damos inicio al ensayo 12. Para obtener los datos calculados por la maquina seguimos la siguiente secuencia: Archivo>Puertos de exportación>Excel>Aceptar. 13. Obtenemos los datos en Excel que será de mucha utilidad para los cálculos.

14. Para cambiar las unidades de la fuerza Estándar se realiza de la siguiente manera: Anticlic>configuración de la gráfica de curvas>seleccionamos las unidades para la fuerza estándar ya sea MPa o N. 15. Se vuelven a exportar los datos a Excel para obtener otro documento pero con la fuerza estándar en N. RESULTADOS Resultados – probeta plana-BRONCE

Resultados –probeta plana- COBRE

Resultados –probeta plana-ALUMINIO

CUESTIONARIO: a) ¿Cuándo se dice que un material está sometido a un esfuerzo de tracción? Cuando el material es sometido a fuerzas y presenta un cambio en du forma y separación o cuando es sometido a cargas.

b) ¿Qué es la fluencia? Cuando el material se va alargando sin que aumente la carga. Su extensión comprende un límite inferior y superior. c) ¿Cómo se determina la fluencia en un material dúctil? El límite de fluencia está determinado `por la siguiente ecuación:

σf =

F Ao

d) ¿Cómo se determina la fluencia en un material duro? El límite de fluencia para los materiales duros como es el caso de los aceros, que a medid que va aumentando el contenido de carbono crece la resistencia; al mismo tiempo disminuye la deformación. Se dice entonces que el material va siendo menos dúctil y que va ganando fragilidad. e) ¿Qué aspecto presenta la fractura en un material dúctil? Si el material es suficientemente dúctil, la zona de la fractura presenta el aspecto típico de un cráter, en donde se distinguen dos zonas perfectamente delimitadas; la primera corresponde a una zona fibrosa que forma un anillo en bisel y la segundad a una zona granular central plana y normal al eje de esfuerzo.

f) Si en un determinado valor de fuerza P se detiene el ensayo de tracción y se quita las fuerzas que lo tensionan: ¿Cómo se determina la longitud final de la probeta? Cuando suspendemos por un momento el ensayo de tracción y luego continuamos ocurre que se forman tensiones residuales que provocan que la probeta se rompa ante de lo previsto. g) ¿Por qué en el ensayo de tracción se rompe una probeta con una carga inferior a la máxima soportada, según el diagrama Esfuerzo – Deformación? Esto no significa que desde el punto de vista estructural la capacidad de deformación plástica del material no sea importante. Gran parte de la redistribución de las tensiones que surgen por efecto de la hiperestaticidad, de que no siempre se tiene en cálculos, se verifica a expensas de las deformaciones plásticas. De esa capacidad de deformación o adaptación plástica depende de que no se produzca roturas indeseables en ciertas zonas de las estructuras. h) ¿Qué indica el hecho de que un material tenga un porcentaje de estricción alto? Cuanto más alto es el porcentaje de estricción del material; el material será más dúctil, en el caso de los materiales utilizados a medida que van siendo menos dúctiles estos alcanzan al final una rotura netamente frágil y por ello es evidente que desaparece la estricción.

i)

Se puede realizar el ensayo en un componente de madera?. Indique por que En el caso de madera no se puede realizar el ensayo ya que por su estructura y composición la madera no sufriría un proceso de estiramiento al momento de aplicarle fuerzas, en este caso la madera se partiría.

DIFICULTADES ENCONTRADAS PARA DESARROLLAR EL LABORATORIO: Por parte de nuestro grupo no encontramos dificultare al momento de realizar el laboratorio ya que seguimos al pie de la letras todas las indicaciones dadas por el ingeniero a cargo del curso.

OBSERVACIONES Y/O RECOMENDACIONES: OBSERVACIONES: Comprobar los datos obtenidos en el ensayo conforme a la normalización aplicable.

o

RECOMENDACIONES:

o

o

Tener cuidado al momento de calibrar el software de la máquina para no obtener ningún dato erróneo.

o

Al momento de colocar la probeta en la maquina verificar que se encuentre perpendicular a la base de la pinza inferior de la máquina, esto puede afectar los resultados obtenidos en la computadora.

o

Mantenerse alejado de la maquina cuando se realice el ensayo porque puede haber un Desprendimiento de partículas de la probeta al momento del corte y puede dañar su vista.

CONCLUSIONES: Si se aplica una carga constante pero di detenemos el ensayo y luego volvemos

aplicar la

carga, sucede que el material se fractura antes de lo previsto El bronce es más dúctil que el o

aluminio, y que el aluminio es más frágil que el acero. La rotura en las probetas puede ser en cualquier parte del material debido a que a composición

o

del mismo no es igual en todos lados debido a las impurezas el material. Cada material presenta distinto datos, los datos tienen que ser distintos en cada probeta debido

o

a que son de materiales distintos. Se aprendió a la utilización de la máquina de tracción.

BIBLIOGRAFIA: Ensayo de tracción- Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci %C3%B3n 20/03/2016 Tracción – Recuperado de: http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/tecnologia-de-materialesindustriales/practicas-1/Practica_II-TRACCION.pdf (20/03/2016) Tracción en materiales- Recuperado de. http://www.monografias.com/trabajos38/traccionen-metales/traccion-en-metales.shtml (20/03/2016)