INGENIERA MECATRNICA

CIENCIA DE LOS MATERIALES

Integrantes:

Javier lvarez

Andrs Arias

Scarlet Crdenas

Jonathan Fiallos

Nivel: Tercero B

Tema: ENSAYO DE TENSION

2015

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar las propiedades y caractersticas de un ensayo de tensin.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Identificar las aplicaciones al realizar un ensayo de tensin sobre un material.

Analizar el sistema de unidades y normas ASTM empleadas para el ensayo.

Determinar los equipos usados para realizar un anlisis de tensin.

ENSAYO DE TENSIN

El ensayo de tensin mide la resistencia de un

material a una fuerza esttica o gradualmente

aplicada, es decir este ensayo se utiliza para

evaluar la resistencia de metales y aleaciones.

Tambin para otros tipos de materiales. En este

ensayo una muestra de metal se lleva hasta la

fractura en un relativo corto intervalo de tiempo a

una velocidad constante. Un dispositivo de

ensayo se muestra en la figura; una probeta tpica

tiene un dimetro de 0.505 plg y una longitud

calibrada de 2 plg. La probeta se coloca en la

mquina de pruebas y se le aplica una fuerza F,

que se conoce como carga. Para medir el

alargamiento del material causado por la

aplicacin de fuerza en la longitud calibrada se

utiliza un extensmetro.

Esfuerzo de deformacin ingenieriles

Para un material dado, los resultados de un solo ensayo son aplicables a todo tamao de formas

de muestras, si se convierte la fuerza en esfuerzo y la distancia entre marcas calibradas en

deformacin. El esfuerzo y la deformacin ingenieriles se definen mediante las siguientes

ecuaciones:

Esfuerzo ingenieril = =

0 Deformacin ingenieril = =

0

0

Donde A0 es el area original de la seccin trasversal de la probeta antes de iniciarse el ensayo,

lo es la distancia original entre marcas calibradas y l es la distancia entre las mismas, despus

de haberse aplicado la fuerza F.

La deformacin elstica es una deformacin no permanente. Se recupera completamente al

retirar la carga. La regin elstica de la curva tensin-deformacin es el tramo lineal inicial.

La deformacin plstica es una deformacin permanente. No se recupera al retirar la carga,

aunque s se recupera una pequea componente de deformacin elstica. La regin plstica es

el tramo no lineal que se obtiene una vez que la deformacin total supera el lmite de deformacin

elstica

Unidades Se utilizan muchas unidades distintas para reportar los resultados de un ensayo de tensin. Las unidades ms comunes pata el esfuerzo son lb por plg2 (psi) y el mega pascal (MPa).

Curva esfuerzo deformacin correspondiente a una aleacin

de aluminio

Figura 4. La recuperacin elstica tiene lugar cuando se retira la carga aplicada sobre una probeta que ya ha experimentado deformacin plstica.

Resultados de un ensayo de tensin de una barra de aleacin de aluminio de 0.505

plg de dimetro

Las unidades de la deformacin pueden ser plg/plg, cm/cm y m/m. los factores de conversin para el esfuerzo se resumen en la siguiente tabla. Dado que la deformacin es adimensional, no se requieren factores de conversin para cambiar de sistemas de unidades.

Unidades y factores de conversin

Propiedades obtenidas por el ensayo de tensin

La Figura 5 recoge las propiedades mecnicas clave que se obtienen del ensayo de traccin. La pendiente de la curva tensin-deformacin en la zona elstica es el mdulo elstico, E, tambin conocido como mdulo de Young1. La linealidad de la curva tensin-deformacin en la zona elstica es una corroboracin grfica de la ley de Hooke:

E = /.

El mdulo elstico o mdulo de Young, E, es la pendiente de la curva esfuerzo deformacin en su regin elstica, ste proporciona una informacin muy prctica. Representa la rigidez del material (esto es, su resistencia a la deformacin elstica), y se manifiesta como la cantidad de deformacin durante la utilizacin normal del material por debajo de su lmite elstico y tambin como el grado de recuperacin elstica del material durante el conformado. Al igual que el mdulo elstico, E, el lmite elstico tiene un significado prctico ms amplio. Representa la resistencia del metal a la deformacin permanente y tambin indica la facilidad con la que el material puede ser conformado mediante las operaciones de laminado y estirado.

El mdulo de resistencia (E), que es el rea que aparece bajo la porcin elstica de la curva esfuerzo deformacin, es la energa elstica que un material absorbe o libera durante la

Figura 5. Las propiedades mecnicas clave obtenidas en un ensayo de traccin son: 1, mdulo elstico, E, 2, lmite

elstico, Rp0.2; 3, resistencia a traccin, Rm; 4, ductilidad, 100xrotura (ntese que tiene lugar una recuperacin elstica antes de la rotura): y 5, tenacidad = (medida bajo carga; por lo tanto, la lnea discontinua es vertical).

aplicacin y liberacin de la carga aplicada respectivamente. En el caso de un comportamiento elstico lineal:

= (1

2)( )( )

A partir de un ensayo de tensin se pueden obtener informacin relacionada con la resistencia, rigidez y ductilidad de un materia.

Esfuerzo de cedencia: el esfuerzo de cedencia es el esfuerzo al cual la deformacin plstica se

hace importante. En los metales, es por lo general el esfuerzo requerido para que las dislocaciones se deslicen. El esfuerzo de cedencia es, por lo tanto, el esfuerzo que divide los comportamientos elstico y plstico del material. Si se desea disear un componente que no se deforme plsticamente, se debe seleccionar un material con un lmite elstico elevado, o fabricar el componente de tamao suficiente para que la fuerza aplicada produzca un esfuerzo que quede por debajo del esfuerzo de cedencia.

En algunos materiales, resulta difcil determinar con precisin el punto en el que la curva tensin-deformacin se aparta de la linealidad y entra en la zona plstica. El convenio usual consiste en definir un esfuerzo de cedencia convencional o limite elstico (Rp) como la interseccin de la curva de deformacin con una lnea recta paralela al tramo elstico y que corta al eje de deformacin en el 0.2 por ciento (Figura 3). El lmite elstico as definido (RP0.2) representa la tensin necesaria para producir esa pequea deformacin permanente (0.2 por ciento). La Figura 4 indica la pequea recuperacin elstica que tiene lugar cuando se retira una carga aplicada correspondiente a la zona plstica.

La curva esfuerzo deformacin para ciertos aceros de bajo carbono presenta un esfuerzo de cedencia o limite elstico doble figura 7b. Se espera que el material se deforme plsticamente al esfuerzo 1, sin embargo, los pequeos tomos intersticiales de carbono agrupados alrededor

de las dislocaciones interfieren con el deslizamiento, elevando el punto de fluencia o lmite de elasticidad hasta 2. Solo despus de haber aplicado un esfuerzo mayor 2, empiezan a deslizarse las dislocaciones. Despus de que se inicia el deslizamiento en 2, las dislocaciones se alejan de los agrupamientos de tomos de carbono y continan movindose muy aprisa hasta el esfuerzo 1 menor.

Resistencia a la tensin El esfuerzo obtenido de la fuerza ms alta aplicada es la resistencia

de tensin, que es el esfuerzo mximo sobre la curva esfuerzo deformacin ingenieril. En cierto momento, una regin se deforma ms que otras (zona de estriccin), dado que el rea de la seccin transversal en este punto se hace ms pequea, se requiere una fuerza menor para continuar su deformacin, y se reduce el esfuerzo ingenieril, calculado a partir del rea original Ao. La resistencia a la tensin es el esfuerzo al cual se inicia este encuellamiento o estriccin en materiales dctiles

La relacin de Poisson: relaciona la deformacin elstica longitudinal producida por un esfuerzo simple a tensin o comprensin, con la deformacin lateral que ocurre simultneamente:

En general, la relacin de Poisson es de aproximadamente es de 0.3.

Encuellamiento

Deformacin localizada durante el ensayo de

tensin de un material dctil produciendo una

regin de encuellamiento

Figura 7. (a) Determinacin de lmite elstico convencional al 0.2% de deformacin en el hierro

fundido gris y (b) esfuerzo de cedencia superior e inferior que describe el comportamiento

mecnico de un acero al bajo carbono.

Ductilidad: Mide el grado de deformacin que puede soportar un material sin romperse. Se

puede medir la distancia entre las marcas calibradas en una probeta antes y despus del ensayo. El % de elongacin representa la distancia que la probeta se alarga plsticamente antes de la fractura.

Donde es la distancia entre las marcas calibradas despus de la ruptura del material. Un segundo mtodo para medir la ductilidad es calcular el cambio porcentual en el rea de la seccin transversal en el punto de fractura antes y despus del ensayo. El % de reduccin en rea expresa el adelgazamiento sufrido por el material durante la prueba.

Donde es el rea de la seleccin transversal en la superficie de la fractura. La ductilidad es importante tanto para los diseadores como para los fabricantes. El diseador de un componente preferir un material que tenga por lo menos cierta ductilidad, de manera que si el esfuerzo aplicado resulta demasiado alto, el componente se deforma antes de romperse. Los diseadores tambin prefieren un material dctil a fin de manufacturar formas complicadas sin que se rompa en el proceso. Efecto de la Temperatura: Las propiedades a la tensin dependen de la temperatura. El

esfuerzo de cedencia, la resistencia a la tensin y el mdulo de elasticidad disminuyen a temperaturas ms altas, en tanto que, por lo general, la ductilidad se incrementa. Un fabricante quiz desee deformar un material a una alta temperatura (lo que se llama comnmente trabajo en caliente) para aprovechar esa mayor ductilidad y los menores esfuerzos requeridos.