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1. OBJETIVOS 

Ser capaz de calcular los siguientes parámetros en un material a la vista de la gráfica fuerza-alargamiento. a) esfuerzo de fluencia (Límite Elástico). b) Resistencia a la Tracción. c) Alargamiento a la Rotura. d) Estricción a la Rotura.



Hallar las principales propiedades mecánicas tales como: módulo de elasticidad, resistencia máxima a la tensión, porcentaje de elongación a la fractura y el porcentaje de reducción en el área de fractura.



Entender el significado de los resultados y comprender el comportamiento de los materiales en la prueba de tracción.



Interpretar correctamente los datos obtenidos en el diagrama de esfuerzo - deformación.

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2. FUNDAMENTO TEORICO ENSAYO DE TRACIÓN El ensayo de tracción consiste en someter una probeta de formas y dimensiones determinadas a un esfuerzo de tracción en la dirección de su eje axial hasta romperlo CURVA DE TRACIÓN

Figura N°1.- Grafico de la curva de ingeniería y real del ensayo de tracción.

4. Fmax = Fuerza máxima de tracción que soporta el material. 2. Fe = Límite

elástico del material. Donde el material tiene un comportamiento

elástico.

3. Ff = Límite de fluencia. Es el inicio de la deformación plástica. 1. Fp= Límite de proporcionalidad

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ESFUERZO

(σ )

Relación entre la fuerza uniaxial aplicada sobre un área determinada de una probeta o elemento.

σ=

F A

F : fuerza uniaxial A : Área inicial DEFORMACIÓN ( ) Es el alargamiento unitario o deformación unitaria que experimenta el material mientras es sometido a fuerzas de tracción. Se obtiene mediante la relación:

 = ∆L/Lo Donde ∆L es el alargamiento (mm) cuando soporta una fuerza de tracción y L o es la longitud inicial del material. MODULO DE ELASTICIDAD O MODULO DE YOUNG (E) Es el valor de la pendiente de la curva de deformación comprendida en la región elástica, desde el puno inicial hasta el punto donde la curva comienza a desviarse de la línea recta. Esta dado por la relación:

E=

σ F .L = ❑ A .∆ L

ESTRICIÓN (ѱ) Es la disminución de la sección en la fractura de una probeta rota por tracción. Se inicia inmediatamente después de la carga máxima produciendo deformación

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA localizada en la probeta formando lo que se llama cintura o ahusamiento en el material.

Se expresa en porcentajes y está dado por la ecuación siguiente:

ѱ=

Dónde:

Ao− Af .100 Ao

Ao : área inicial Af : Área final

El porcentaje de estricción es una medida de la ductilidad del metal y nos da una idea de la calidad del mismo.

3. EQUIPOS UTILIZADOS

Figura N°3.- Vernier

Figura N°2.- Equipo de ensayo de tracción.

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FiguraN°4.Probetas normalizadas.

3. CURVAS OBTENIDAS EN EL ENSAYO DE TRACCIÓN

SAE1010

SAE1045

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COBRE ALUMINIO

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BRONCE

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4. RESULTADOS DEL ENSAYO DE TRACCION Material SAE 1010 SAE 1045 Cobre Aluminio Bronce

Lo (mm)

Do (mm) 25.4 25.4 25.4 25.4 25.4

SAE 1010

SAE 1045

5.6 6.1 6.6 6.1 6.3

Ao (mm2) 24.6301 29.2247 34.2119 29.2247 31.1725

Cobre Aluminio Bronce 30.8 29.1 30.8 30.2

Lfinal (mm)

32.8

Dfinal (mm)

3.2

4.3

4.1

4.9

6.1

2

8.0425

14.5220

13.2025

18.8574

29.2247

Afinal (mm ) Fmax (kg ) Ff (kg )

1140

2770 1080 850 1540 1737.545 1092.903 840 4 760.5634 698.2142 2

máx. (kg/mm2)

fkgmm máx.  Ψ (%)

elastica  plástica 

141.7474

190.7449

81.8024

45.0751

52.6952

34.1046

55.7398

26.0247

20.4085

37.3966

29.1339 67.3469

21.2598 53.4140

14.5669 54.8240

21.2598 44.8806

18.8976 0

5.9592

4.2519

4.0464

2.3622

4.1995

23.14748

17.0078

10.5205

18.6023

14.6981

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5. CUESTIONARIO a) Cuantas veces más resiste el acero más resistente ensayado en comparación con el Al, Cu y el otro acero y que beneficios se puede obtener de esta observación El SAE 1045 resiste más que el aluminio. Por consiguiente el SAE 1010 muestra una zona plástica la cual le permite absorber cierta cantidad de energía al choque. b) Cuál de los materiales ensayados presenta mayor deformación plástica? El SAE 1045 muestra una zona plástica más visible en comparación al aluminio, cobre y el bronce. c) Cuál de los materiales ensayados presentó un mayor valor en su módulo de Young? El que presentó mayor módulo de Young fue el acero SAE1045 kg con un valor de 25,71 mm2 esto nos indica que el acero es más rígido que los otros metales ensayados. d) Indique un ejemplo en el cual el módulo de elasticidad sea fundamental en la elección de un material para fabricación de un elemento mecánico determinado. En el caso que se desea construir un muelle, se selecciona el acero pues tiene mayor modulo en comparación que el aluminio y el bronce; pero también tenemos que seleccionar que el acero no sea frágil sino dúctil, capaz de absorber energía de choque y además de mostrar cierta plasticidad para evitar la falla del muelle e) Como se puede compensar la poca resistencia mecánica de un metal cuando tenga que ser elegido obligatoriamente para un requerimiento determinado? Una manera para mejorar las propiedades del material es a través de un tratamiento térmico como es el temple, recocido y el revenido vistos en teoría.

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6. CONCLUSIONES 

Determinamos experimentalmente las propiedades mecánicas de los materiales elasticidad, fluencia y rotura acompañaos de los cálculos respectivos.



Para obtener óptimos resultados en los ensayos de tracción, las probetas se deben someter a una fuerza axial.



Se concluye según las gráficas que el acero es mucho más dúctil que el aluminio y el bronce por eso es muy usado en los refuerzos de estructuras de concreto debido a que tienen buen comportamiento frente a la deformación.

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7. OBSERVACIONES



Se puede graduar la velocidad con el cual se aplica la carga, pero es recomendable que la velocidad empleada no sea muy rápida ya que se puede romper la probeta y los resultados obtenidos en el laboratorio no



serían los esperados. Como sucedió en el primer ensayo del aluminio. Es recomendable que el alumno sepa manipular el pie de rey ya que

será usado en el laboratorio  Se recomienda estar preparado para el momento justo de la determinación de la carga máxima ya que este se indica a través del puntero que se encuentra en el indicador y por un lapso de tiempo.

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8. TEST DE COMPROBACION a) ¿Cuándo se dice que un material está sometido a un esfuerzo de tracción? Cuando el material es sometido a un esfuerzo en la dirección de su eje axial y este esfuerzo tiende a aumentar hasta romper al material. b) ¿Qué es la fluencia? Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. No todos los materiales presentan este fenómeno en cuyo caso la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara. c) ¿Cómo se determina la fluencia en un material dúctil? Puede determinarse durante la prueba de tensión, observando el indicador de carga. Después de aumentar continuamente la carga, se observa que cae súbitamente a un valor ligeramente inferior que se mantiene por algún tiempo mientras la probeta sigue alargándose. En un ensayo bien efectuado uno puede distinguir entre el punto de fluencia que corresponde a la carga alcanzada, justo antes de que empiece la fluencia, y el punto de fluencia más bajo que corresponde a la carga requerida para mantener la fluencia. Como el punto de fluencia superior es transitorio, debe usarse el punto de fluencia inferior para determinar la resistencia a la fluencia del material. d) ¿Cómo se determina la fluencia en un material duro? Ubicamos el punto en 0.2% ó en la gráfica se traza una paralela a la recta donde une a la curva es el punto de fluencia 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) ¿Cómo se denomina a la capacidad que posee un material de absorber energía elásticamente y devolverla cuando se elimina la carga? Resiliencia

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g) Cuanto mayor es el módulo de Young, que ocurre con la deformación elástica resultante de una tensión aplicada. Los metales con alto módulo de elasticidad son relativamente rígidos y no se deforman fácilmente. 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 .Por consiguiente en el caso del acero, que a medida que va siendo menos dúctil, este alcanza al final una rotura netamente frágil y por ello es evidente que desaparece la estricción.

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BIBLIOGRAFIA 

Smith, W. F., Hashemi, J., Cadevall, M. C., & Roca, R. V. (2004). Ciencia e ingeniería de materiales. McGraw-Hill.

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Askeland, D. R. (2001). Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Thomson-Paraninfo.



Anusavice, K. J. (2004). Phillips ciencia de los materiales dentales. Elsevier España.