Guía de Ensayo de Tensión de Metales

8/18/2019 Guía de Ensayo de Tensión de Metales

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Guía Unificada de Laboratorios

Código FLA-23 v.00

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1. TITULO

ENSAYO DE TENSIÓN DE METALES.2. OBJETIVO GENERAL.

Interpretar y aplicar los datos del ensayo de tensión de metales en función de los conceptosadquiridos y las variables que implica dicha prueba, para la aplicación ingenieril de losmismos.

3. OBJETIVO ESPECÍFICOS.

a) Conocer y aplicar las definiciones y métodos comúnmente utilizados y aprobados por la norma !"# $% para el ensayo de tensión de metales.

b) $ntender e interpretar el comportamiento de los materiales en la prueba de tensiónde metales en función de los datos obtenidos.

c) Conocer y aplicar los conceptos de las propiedades mec&nicas que se usar&n en elensayo '(uctilidad, elasticidad, resistencia, fragilidad).

d) (eterminar en la gr&fica obtenida los puntos m&s importantes que se relacionan conlas propiedades mec&nicas de los materiales.

4. MATERIALES Y EQUIPOS.

#ateriales

• robetas de metal normalizadas según !"# $%*$%#• #arcador para metales

$quipos y herramientas

• #aquina universal de ensayos. !+I#(- // 01I '$nsayos de comprensión,"racción, fle2ión)

• #ordazas del a m&quina universal de ensayos según el di&metro de la probeta.• Computador con soft3are "4$I-# 5 'simulador)• Calibradores

• 6le2ómetro o cinta métrica.

5. SEGURIDAD EN EL ENSAYO

4evisar el manual de seguridad de la #aquina -niversal (e $nsayos.


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.6. MARCO TEÓRICO.

-no de los pilares fundamentales para quienes traba7an en dise8o mec&nico y selección demateriales es la interpretación y aplicación correcta de las propiedades obtenidas del ensayode tracción.

ara la interpretación de las propiedades que se evalúan en los ensayos mec&nicos, esimportante tener claro los conceptos en relación a la propiedad en si misma, la forma derealización del ensayo y la influencia de los resultados en función de las variables.

6.1. T!"#$!.

•

!e denomina tensión al esfuerzo interno a que est& sometido un cuerpo por laaplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto y tienden a estirarlo.

• -n cuerpo se encuentra sometido a tensión simple cuando sobre sus seccionestransversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas y de modo detender a producir su alargamiento.

6igura 9: robeta sometida a esfuerzo de tensión.

6.2. E!"%&' ( )!"#$!.

6.2.1. G!*%+#(%(" (+ !"%&' ( )!"#$!.

;os ensayos de tensión proporcionan información sobre los esfuerzos y la ductilidad de losmateriales sometidos a cargas de tracción unia2ial, esta información es útil para selecciónde materiales, caracterización de nuevos materiales y control de calidad.

;os detalles de la metodolog


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• plicación de la carga de forma graduada:

V+',#(%( -/#-% ( %0+#,%,#$! ( ,%*%. 9// /// psi*min '@/ #a*min)V+',#(%( -!#-% ( %0+#,%,#$! ( ,%*%. 9/ /// psi*min 'A/ #a*min)"abla 9. Belocidades graduadas según norma !"#.

$ste ensayo es utilizado para medir el ;


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6igura >. Frafica esfuerzo vs deformación para distintos materiales sometidos a tensión.

• ;os materiales met&licos 'a) y termopl&sticos 'b) muestran una región inicialel&stica, seguida por una región pl&stica no lineal. Gbserve que la región pl&stica esmucho mayor para los termopl&sticos.

• ;os elastómeros 'como por e7emplo hules o siliconas) resentan una gran zonael&stica lineal 'parte lineal) a ba7os esfuerzos y no presenta zona pl&stica sino quellegan directamente a fractura.

• ;os cer&micos y los vidrios 'd) solo muestran una peque8a región el&stica lineal sindeformación pl&stica.

6.2.3. E"*' & ('*-%,#$! #!!#*#+"

!iempre que se convierta la carga aplicada, en esfuerzo, y la distancia entre marcas decalibración a deformación, se obtiene como resultado el esfuerzo y la deformacióningenieril.

6.3. D#%*%-% E"*' H7 V" D'*-%,#$! 87

continuación se presenta el diagrama de esfuerzo H7 vs deformación 87 para un materialmet&lico y los esfuerzos que pueden ser obtenidos en la interpretación de la gr&fica ').


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6igura . (iagrama esfuerzo deformación y puntos cr


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6igura ?. $sfuerzo de cedencia superior e inferior.

ara evitar problemas de interpretación, !"# recomienda trazar una recta paralela a la delcomportamiento el&stico, que inicie en el e7e de las deformaciones unitarias con unadeformación de /.//5 o /.5K. $l punto de cruce o intersección de esa recta con la curvaesfuerzo Bs deformación, definir& el esfuerzo teórico de fluencia del material.

6.3.2. M$(+' ( E+%")#,#(%( M'(+'" ' +%")#,#)& E7.

;a pendiente de la parte lineal de la gr&fica esfuerzo Bs deformación representa la

propiedad conocida como rigidez o #odulo de $lasticidad '$) en 'lb*pulg5 E psi) o '1*mm5 L a) y se calcula mediante la siguiente fórmula:

E; :


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6.4.1. P*')%" ( ",,#$! )*%!"*"%+ *,)%!+%*.

6igura . robeta de sección rectangular.

6.4.2. P*')%" ( ",,#$! )*%!"*"%+ ,#*,+%*.

6igura A robeta sección circular.

6.4.3. D#-!"#'!" ( +% 0*')% % !"%&%*.

ara este ensayo se usaran probetas de sección circular con especificaciones !"# $%.

D#-!"#'!"

M- #!7

( 95.? Q /.5 '/.?// Q /./9/)

F ';i) ?/ Q /.9 '5./// Q /.//?)4 9/ '/.>A?)

? '5.5?)

"abla 5. (imensiones de la probeta a usar 'robeta est&ndar).


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Figura 8. Maquina Universal S!MA"#U 600$%!& 'rin(i'ales 'ar)es.

9) Cabezal fi7o, o mesa: ;a cual e7erce la carga que se realice ya sea tensión,compresión o fle2ión.

5) $spacio para la ubicación de las probetas para la prueba de tensión>) Cabezal móvil o mordaza móvil.) $spacio para la ubicación de las probetas para la prueba de compresión y fle2ión.

. PROCEDIMIENTO.

9. Berificación de las dimensiones de la probeta: Berificar las dimensiones de las probetas a utilizar en la prueba, con ayuda de un calibrador Bernier.

5. #arcado y mediciones de la probeta: 4ealizar una marca con un marcador parametales, que indique el lugar donde se realiza las mediciones del di&metro y lalongitud al empezar el ensayo y una vez la probeta halla fallado.

6igura @. untos de marca7e de la probeta.

>. $stas marcas no deben realizarse mec&nicamente ya que puede producir concentradores de esfuerzos. ;as marcas se realizan en una de sus venaslongitudinales o en la superficie de la barra entre resaltes, nunca deben ser colocadasen un resalte transversal.


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. #onta7e de la probeta en la m&quina de ensayos: ;a distancia entre marcas debequedar en la parte central entre las dos mordazas. ;a fractura de la barra debe

ocurrir dentro del tercio central de la distancia entre marcas, de no ser as< el ensayoes inv&lido.

?. 7uste de mordazas: $s importante recordar que es necesario que las mordazas sedeben a7ustar convenientemente con las manos, para cuando se lleve la probeta entre perfectamente y luego, se a7ustan bien, manualmente. +ay que asegurarse que la probeta esta alineada, puede realizarse por medio de un nivel, o por una regla de @/Rde ngulo.

. recarga: aplica una peque8a carga moment&nea del orden del ?K al 9/K de laresistencia a la fluencia de la barra, que luego se retira sin descargar del todo la

m&quina, con el fin de garantizar que las mordazas y las dem&s partes móviles hanquedado apropiadamente a7ustadas, luego se env


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H. CLCULOS.

E"*' ; : ; F


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E; :


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11. DATOS A REGISTRAR.

Con los datos obtenidos en el procedimiento, complete la "ablaO utilice las unidadesapropiadas:

LABORATORIO DE MATERIALES DE INGENIERÍA ENSAYO DE TENSIÓN DEMETALES. DATOS A REGISTRAR.

robeta 9 robeta 5 robeta >(i&metro de longitud de agarre;ongitud de agarre 'mordazas)(eformaciónK de deformación

4educción de &rea.

K de reducción de &rea$sfuerzo de fluencia.$sfuerzo m&2imo.#odulo de elasticidad"abla . 4esultados del $nsayo de "racción.

LABORATORIO DE MATERIALES DE INGENIERÍA ENSAYO DE TENSIÓN DEMETALES. TIPO DE FALLAS.

"ipo de falla Frafico de la falla 'representación).

"abla A. 4epresentación del tipo de falla ocurrida.


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12. CLCULOS Y ANLISIS.

9. +acer el diagrama esfuerzo deformación con todos sus puntos.5. Calcular ductilidad '$longación y reducción de &rea).>. Calcular el modulo de elasticidad.. nalizar el tipo de falla ocurrida.?. Jrindar el mayor número de caracter


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términos de 'a) -na desviación espec


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sistema, el cual le suministra los datos al encoder que controla dichos par&metrosaccionando v&lvulas de apro2imación y precisión en el interior del equipo. $s necesaria

una alineación correcta de la probeta para asegurar que la muestra solo esta sometida acargas a2iales y uniformes sobre la probeta.

M(#,#'!" ( +% ('*-%,#$!@ ;a deformación se puede medir de forma mec&nica,eléctrica, electromec&nica u óptica. $n este e2perimento se utiliza la forma mec&nica basado en el troqué de los tornillos sin fin. ;a deformación es definida como el cambio enla longitud por unidad de longitud. $sta medida se calibra en el sistema y se reportadigitalmente. dicionalmente se utilizan e2tensómetros, que son regletas de precisión quese adaptan directamente a la probeta.

R"#+!,#%@ $s la energ

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