Ensayo de Tracción (1)

Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de

la Educacin

Facultad de ingeniera civil

INFORME SOBRE LOS ENSAYOS DE TRACCION

DOCENTE :

CURSO : ENSAYO DE MATERIALES

CICLO : VI - A

TURNO : MAANA

ALUMNOS : VILLAVICENCIO OLIVA JOSE MILTON

SALAS RUBIO STEFANI

DIAZ AYBAR JHAMIR

SURICHAQUI NACIMIENTO FRANCISCO

MANRIQUE CHUQUISPUMA JORGE

-ICA PER

2015

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Ensayo de traccin

El ensayo destructivo ms importante es el ensayo de traccin, este ensayo es la forma bsica de obtener informacin sobre el comportamiento mecnico de los materiales. Mediante una mquina de ensayos se deforma una muestra o probeta del material a estudiar, aplicando la fuerza uniaxialmente en el sentido del eje de la muestra. A medida que se va deformando la muestra, se va registrando la fuerza (carga), llegando generalmente hasta la fractura de la pieza. As pues, el resultado inmediato es una curva de carga frente a alargamiento, que transformados en tensin y deformacin, en funcin de la geometra de la probeta ensayada, aportan una informacin ms general.

Se coloca una probeta en una mquina de ensayo consistente de dos mordazas,

una fija y otra mvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el

desplazamiento de la mordaza mvil. Un esquema de la mquina de ensayo de

traccin se muestra en la Figura 7.

Figura 7 Mquina de Ensayo de Traccin

La mquina de ensayo impone la deformacin desplazando el cabezal mvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una seal que representa la carga aplicada, las mquinas estn conectadas a un ordenador que registra el desplazamiento y la carga leda



El ensayo de traccin tiene por objetivo definir la resistencia elstica, resistencia ltima y plasticidad del material, cuando se le somete a fuerzas uniaxiales. Se requiere una mquina, prensa hidrulica por lo general, capaz de: a) Alcanzar la fuerza suficiente para producir la fractura de la probeta.

b) Controlar la velocidad de aumento de fuerzas.

c) Registrar las fuerzas, F, que se aplican y los alargamientos, L, que se

observan en la probeta.

Si consideremos una probeta de longitud lo y una seccin Ao (inicial) sometida a

una fuerza F normal de traccin (perpendicular a la seccin de la probeta).

Se define esfuerzo o tensin () como la fuerza (F) aplicada a la probeta por

unidad de seccin transversal Ao

Anlisis de un diagrama de traccin

Un material sometido a una tensin produce una deformacin del mismo. Si al

cesar la fuerza el material vuelve a sus dimensiones iniciales, diremos que ha

experimentado una deformacin elstica. Si la deformacin es tal que no recupera

por completo sus medidas originales es una deformacin plstica

PROPIEDADES MECNICAS DE LA MADERA

La madera es un material muy indicado para trabajar a traccin (en la direccin de

las fibras), vindose limitado su uso nicamente por la dificultad de transmitir estos

esfuerzos a las piezas. Esto significa que en las piezas sometidas a traccin los

problemas aparecern en las uniones.

OBJETIVO

Observar el comportamiento de la madera sujeta a ensayo de traccin y determinar su tipo de falla con cargas aplicadas paralela y perpendicularmente

a las fibras y clivaje

Traccin paralela a la fibra:

La resistencia a traccin paralela a la fibra es elevada, los valores caractersticos

oscilan entre 8 y 18 N/mm2. Como ejemplo de piezas solicitadas a este esfuerzo

se encuentran, principalmente, los tirantes y los pendolones de las cerchas.

Compresin paralela a la fibra:

Su resistencia a compresin paralela a la fibra es elevada, alcanzando valores

caractersticos en la madera clasificada de 16 a 23 N/mm2.

= F/ Ao



Traccin perpendicular a la fibra:

Su resistencia a la traccin perpendicular a la fibra es muy baja (del orden de 30 a

70 veces menos que en la direccin paralela). Su valor caracterstico es de 0,3 a

0,4 N/mm2.

En la prctica y aplicado a las estructuras, esta solicitacin resulta crtica en

piezas especiales de directriz curva (arcos, vigas curvas, etc.) o en zonas de

cambio brusco de directriz (zonas de vrtice). Estas tensiones de traccin, tambin

se pueden producir como consecuencia de la coaccin del libre movimiento

transversal de la madera en soluciones constructivas incorrectas, que pueden ser

evitadas fcilmente con el conocimiento del material.

Compresin perpendicular a la fibra

Su resistencia a compresin perpendicular a la fibra es muy inferior a la de la

direccin paralela. Sus valores caractersticos varan entre 4,3 y 5,7 N/mm2, lo

que representa la cuarta parte de la resistencia en direccin paralela a la fibra.

PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO

Con los resultados de la elongacin de la barra, se puede graficar una curva de

carga contra alargamiento, que generalmente se registran como valores de

esfuerzo y deformacin, y son independientes de la geometra de la barra.

Diagrama de esfuerzo y deformacin de materiales



Comparacin de un material frgil y un material dctil



Una vez definida la curva de traccin, veamos algunas definiciones

a) Lmite de elasticidad o lmite elstico (E): La tensin a partir de la cual las

deformaciones dejan de ser reversibles, es decir, la probeta no recuperar su

forma inicial.

b) Lmite de rotura o tensin de rotura (R): Mximo valor de la tensin

observable en un diagrama tensin-deformacin. Esta es la mxima tensin que

soporta la probeta.

c) Mdulo de Young (E): Constante que representa la relacin entre la

tensin y la deformacin en la zona proporcional. Tambin se le llama mdulo

de elasticidad.

d) Lmite de proporcionalidad (P): La tensin a partir de la cual deja de

cumplirse la relacin proporcional entre tensin y deformacin y, por lo tanto, se

deja de cumplir la ley de Hooke.

e) Lmite de fluencia (F): valor de la tensin que soporta la probeta en el

momento de producirse el fenmeno de la fluencia

f) Estriccin: es la reduccin de la seccin que se produce en la zona de la rotura

PROCEDIMIENTO PARA ENSAYO DE TRACCION DE LA MADERA:

1. Determinar la capacidad y apreciacin de cada equipo a utilizar.

2. Determinar las dimensiones (a, b, Lo) de la probeta utilizando el calibrador.

3. Preparar la mquina para ensayos a traccin, colocar los aditamentos

correspondientes para sujetar la probeta.

4. Colocar la probeta en la Maquina Universal para realizar el ensayo de traccin

paralelo a las fibras.

5. Colocar el Dial de Deformaciones para Traccin en la probeta de manera que

permita observar las lecturas obtenidas al aplicar las cargas de manera controlada

hasta que la probeta falle.

6. Registrar los valores de las deformaciones y las cargas en tablas.

7. Obtener con los valores los resultados requeridos y grfico correspondiente.



8. Coloque una nueva probeta en la mquina y repita los pasos anteriores.

PROCEDIMIENTO PARA ENSAYO DE TRACCION DEL ACERO:

1. Antes de comenzar a realizar los ensayos de traccin se deben tomar las

respectivas medidas de las probetas. Este procedimiento de medicin es

efectuado con una gran precisin debido a la correcta utilizacin del "pie de

rey", un instrumento de medicin de vital importancia para tomar el valor de

nuestros datos.

2. Se Prepara la mquina para ensayos a traccin: se colocan los aditamentos

correspondientes para sujetar la probeta.

3. Enrosca la probeta en los respectivos sujetadores, dejando que sobresalgan

aproximadamente dos hilos de rosca en cada extremo.

4. Se aplica una pequea precarga a la probeta hasta que el movimiento de la

aguja en el manmetro sea inminente.

5. Se grada el indicador (Deformmetro) en "cero".

6. Aplicar carga de una manera continua y lenta y vaya tomando lecturas en el

manmetro.



7. Una vez ocurra la falla, retirar las partes de la probeta ensayada, presntelas y

mida el dimetro de la seccin de rotura as como la nueva longitud entre los

puntos de calibracin.

8. Coloque una nueva probeta en la mquina y repita los pasos anteriores.

"PIE DE REY"

PROBETAS

RESULTADOS:

La evaluacin del ensayo se realiza a partir de las curvas tensin-deformacin.

Los parmetros ms importantes son tensiones (en N/mm2 o en MPa), Mdulo de

elasticidad y deformacin o alargamiento (en %). Veamos lo ms caracterstico:

NORMATIVIDAD:

El ensayo normalizado de traccin es uno de los ms bsicos en lo que se refiere

a la determinacin de propiedades de los materiales y evaluacin de sus

constantes elsticas, tales como: Mdulo de Young y razn de Poisson.

Normalmente se deforma una probeta hasta que se rompe, con una carga de

traccin que aumenta gradualmente y que es aplicada uniaxialmente a lo largo del

eje de la probeta, los ensayos de traccin se realizan en materiales metlicos



(aluminio y probeta de acero).Existen diferentes normas para realizar el ensayo de

traccin entre las cuales estn:

-DIN 53455- ISO/DP 527-ASTM 638. El ensayo consiste en deformar una probeta

por estiramiento uniaxial y registrar dicha deformacin frente a la tensin aplicada.

Se realiza en dinammetros o mquinas de traccin, con velocidad regulable y un

registro grfico, los diagramas as obtenidos, denominados diagramas de tensin-

deformacin.

Los ensayos se han realizado aplicando las correspondientes normas ASTM. Esta

normativa ha sido desarrollada por la American Society for Testing and Materials

(ASTM, de ah la denominacin) como estndares para la realizacin de ensayos

de materiales estableciendo las condiciones y procedimientos ms adecuados

para la obtencin de buenos resultados. Esta no es la nica norma empleada para

la realizacin de ensayos, existiendo otras muchas como por ejemplo las

britnicas (British Standards) y francesas.



ALGO QUE DEBEMOS SABER.

Debido a la gran cantidad de informacin que puede obtenerse a partir de este

ensayo, es sin duda alguna, uno de los test mecnicos ms empleados para el

acero. La versatilidad del ensayo de traccin radica en el hecho de que permite

medir al mismo tiempo, tanto la ductilidad, como la resistencia. El valor de

resistencia es directamente utilizado o en todo lo que se refiere al diseo. Los

datos relativos a la ductilidad, proveen una buena medida de los lmites hasta los

cuales se puede llegar a deformar el acero sin llegar a la rotura.

Este ensayo consiste en someter una barra, de seccin uniforme y conocida, a

una fuerza de traccin que va aumentando progresivamente. En forma simultnea

se van midiendo los correspondientes alargamientos de la barra.

ENSAYO DE TRACCION DEL ACERO.

Se somete la probeta a un esfuerzo de traccin creciente, generalmente hasta la

rotura, con el fin de determinar una o ms de las propiedades mecnicas del

material ensayado. Los resultados obtenidos en la determinacin de propiedades

mecnicas del material en un ensayo especfico o individual depende de:

Los tratamientos trmicos a los que se haya sometido el material.

Las manipulaciones mecnicas que hubiera sufrido.

La razn o velocidad de formacin a la que se efecta el ensayo, la que a su

vez depender de la velocidad de aplicacin de las cargas, la geometra de la

probeta, las caractersticas de la mquina de ensayo y el sistema de mordaza.

El trabajo en frio con produccin de acritud sobre la probeta, puede alterar o

destruir el fenmeno de fluencia. En estos casos podr medirse el lmite de

fluencia convencional o baja carga, considerando que no corresponde

exactamente al anterior para determinado material.



APARATOS PARA DETERMINAR LA TRACCIN.

Las cargas se aplican ya sea mecnica o bien hidrulicamente en los dos tipos de

maquinarias de pruebas existentes. El mtodo mecnico de aplicar cargas tiene la

ventaja de proporcionar un medio conveniente para controlar la velocidad de

deformacin, aunque por lo general se prefieren usar los sistemas hidrulicos,

debido a sus capacidades mayores y a su costo ms bajo. Existen muchas marcas

distintas de maquinaria de pruebas; pero una de las ms conocidas es la universal

BALDWIN-TATE-EMERY, que se describe a continuacin; para este mtodo se

conoce como mquina de pruebas universal debido a que se puede adaptar a

pruebas de compresin, de curvatura y flexin.

-la carga se aplica mediante una bomba hidrulica que hace pasar el aceite a

presin en un cilindro, la cual eleva el pisto; luego este empuja hacia arriba la

cabeza mvil de embolo de tensin y la mesa. La muestra se sujeta por medio de

soportes colocados en la cabeza del embolo de tensin y en la del ajustable. La

altura de la cabeza del embolo mvil se ajusta antes de la prueba segn las

dimensiones de la muestra y no se modifica durante la prueba. El aceite del

cilindro no solo ejerce una presin ascendente sobre el pistn, sino tambin una

presin descendente e igual sobre una capsula censora. El fluido que contiene la

capsula se expele y desenrolla el tubo de un manmetro de BOURDON, que esta

calibrado para indicar la carga. La velocidad de aplicacin o eliminacin de la

carga se controla mediante vlvulas de aproximacin y precisin, tanto de carga,

como de descarga. Los dispositivos de soporte estn ajustados esfricamente o

bien estn provistos de plaquitas que permite alinear la muestra con exactitud. La

alineacin correcta elimina carga de curvatura y asegura que la muestra est



sometida solo a cargas axiales. Si hay cargas de curvatura, los esfuerzos no se

ejercern de modo uniforme sobre la pieza.

INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS:

Los datos consisten en las longitudes iniciales y finales (Lo y Lf) igualmente con

los dimetros y una serie de lecturas del extensmetro de convierten el lecturas de

carga correspondientes. Las lecturas des extensmetro se convierten en lecturas

de deformaciones, dividindolas entre 10, y las de carga se reducen a esfuerzos,

dividindolas entre el rea de corte transversal original; luego se hace una grfica

del esfuerzo en funcin de la deformacin.

El lmite proporcional se determina mediante la curva de esfuerzo deformacin,

trazando una lnea recta tangente a la curva, en el origen y anotando la primera

desviacin que tenga la curva de su linealidad.

La resistencia a la traccin es equivalente a la resistencia final y se calcula

dividiendo la carga mxima soportada por la muestra entre el rea de la seccin

transversal original de la misma.

La resistencia a la ruptura se determina dividiendo la carga soportada en el

momento de la ruptura, entre el rea de la seccin transversal original de la

muestra. Esta carga ser inferior a la mxima debido a que la seccin transversal

de la muestra se reduce en forma drstica despus de que se alcanza la carga



mxima. La reduccin de la seccin transversal produce en la muestra un cuello

semejante al d los relojes de arena y que se conoce como adelgazamiento o

acogotamiento de la muestra.

CURVA TENSIN-DEFORMACION

En el ensayo se mide la deformacin (alargamiento) de la probeta entre dos

puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se

representa grficamente en funcin de la tensin (carga aplicada dividida por la

seccin de la probeta). En general, la curva tensin-deformacin as obtenida

presenta cuatro zonas diferenciadas:

1. DEFORMACIONES ELSTICAS

Las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequea magnitud

y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperara su forma inicial. El

coeficiente de proporcionalidad entre la tensin y la deformacin se denomina

mdulo de elasticidad o de Young y es caracterstico del material. As, todos los

aceros tienen el mismo mdulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser

muy diferentes. La tensin ms elevada que se alcanza en esta regin se

denomina lmite de fluencia y es el que marca la aparicin de este fenmeno.

Pueden existir dos zonas de deformacin elstica, la primera recta y la segunda

curva, siendo el lmite de proporcionalidad el valor de la tensin que marca la

transicin entre ambas. Generalmente, este ltimo valor carece de inters prctico

y se define entonces un lmite elstico (convencional o prctico) como aqul para

el que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.). Se

obtiene trazando una recta paralela al tramo proporcional (recto) con una

deformacin inicial igual a la convencional.



2. FLUENCIA O CEDENCIA

Es la deformacin brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. El

fenmeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos

de aleacin bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su

deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plsticamente.

Alcanzado el lmite de fluencia se logra liberar las dislocaciones producindose la

deformacin bruscamente. La deformacin en este caso tambin se distribuye

uniformemente a lo largo de la probeta pero concentrndose en las zonas en las

que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Lders). No todos los

materiales presentan este fenmeno, en cuyo caso la transicin entre la

deformacin elstica y plstica del material no se aprecia de forma clara.

3. DEFORMACIONES PLSTICAS

Si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera slo parcialmente

su forma quedando deformada permanentemente. Las deformaciones en esta

regin son ms acusadas que en la zona elstica.

4. ESTRICCIN

Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central

de la probeta aprecindose una acusada reduccin de la seccin de la probeta,

momento a partir del cual las deformaciones continuarn acumulndose hasta la

rotura de la probeta por esa zona. La estriccin es la responsable del descenso de

la curva tensin-deformacin; realmente las tensiones no disminuyen hasta la

rotura, sucede que lo que se representa es el cociente de la fuerza aplicada

(creciente hasta el comienzo de la estriccin) entre la seccin inicial: cuando se

produce la estriccin la seccin disminuye (y por tanto tambin la fuerza

necesaria), disminucin de seccin que no se tiene en cuenta en la representacin

grfica. Los materiales frgiles no sufren estriccin ni deformaciones plsticas

significativas, rompindose la probeta de forma brusca. Terminado el ensayo se

determina la carga de rotura, carga ltima o resistencia a la traccin: la mxima

resistida por la probeta dividida por su seccin inicial, el alargamiento en (%) y la

estriccin en la zona de la rotura.

Otras caractersticas que pueden caracterizarse mediante el ensayo de traccin

son la resiliencia y la tenacidad, que son, respectivamente, las energas elsticas y

totales absorbidas y que vienen representadas por el rea comprendida bajo la

curva tensin-deformacin hasta el lmite elstico en el primer caso y hasta llegar

a rotura en el segundo.

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Ensayo de Tracción (1)