Manual de Practicas 1 de Wp300

MANUAL DE PRACTICAS DE LA MAQUINA DE ESFUERZOS WP-300

1 M.C. Fabio Abel Gómez Becerra

Instituto Tecnológico Superior

No. 40814

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE PUERTO VALLARTA

MANUAL DE PRACTICAS 1

MECANICA DE MATERIALES



CONTENIDO

Practica 1.-Determinación de las constantes de elasticidad y de las principales características mecánicas de los materiales.

(3)

Práctica 2: Construcción del grafico de los alargamientos.

(9)

Práctica 3: Reducción del lugar de la rotura hacia el centro de la probeta

(10)

Práctica 4: Determinación del modulo de elasticidad e y de los limites de proporcionalidad y de fluencia.

(10)

Práctica 5: Registrar el diagrama esfuerzo-alargamiento

(15)



Practica 1.-Determinación de las constantes de elasticidad y de las principales características mecánicas de los materiales.

PRACTICA 1.-Diagrama de tracción del acero

El propósito del experimento consiste en investigar el proceso de tracción de una probeta metálica hasta su rotura y determinar a la vez las siguientes características mecánicas del material:

1.- limite de fluencia 𝜎𝜎𝑓𝑓

2.- limite de resistencia 𝜎𝜎𝑟𝑟

3.- tensión durante la rotura 𝑆𝑆𝑘𝑘

4.- alargamiento durante la rotura δ

5.- reducción en el cuello ψ

6.- trabajo especifico realizado para la rotura W

La probeta metálica estándar para el ensayo de tracción tiene el aspecto presentado en la fig. 1, la longitud de la parte cilíndrica de la probeta es igual a 11d, siendo d el diámetro de la probeta. La longitud 𝑙𝑙 = 5𝑑𝑑 se llama longitud de cálculo de la probeta. Si el diámetro es 𝑑𝑑 = 6 𝑚𝑚𝑚𝑚 la probeta se llama normal.

Llamando A el área de la sección de la probeta, obtendremos para una probeta normal las siguientes relaciones:

𝑑𝑑 = �4𝐴𝐴𝜋𝜋

= 1.13√𝐴𝐴 , y 𝑙𝑙 = 5.65√𝐴𝐴

Se emplean también probetas de sección transversal no redonda. El ancho de una probeta estándar de sección rectangular es tres veces mayor que su espesor y su longitud de cálculo también se toma como 𝑙𝑙 = 5.65√𝐴𝐴

La prensa WP300 se utiliza para los ensayos tanto a compresión como a tracción. Para los ensayos a tracción se emplea un dispositivo denominado inversor. La probeta se coloca en el inversor como se muestra en la fig. 2; la fuerza de compresión de la prensa que actúa por arriba y por abajo sobre las superficies de

apoyo del inversor, tracciona la probeta. Existen también inversores para los ensayos al cizallamiento y a la torsión.



El esquema de la prensa WP300 aparece en la figura 3. Es un aparato solido diseñado especialmente para la enseñanza técnica. Se encuadra entre los aparatos clásicos de ensayo de materiales. Tiene una estructura flexible, que permite realizar un gran número de experimentos diferentes sobre fuerzas de tracción o presión.

La fuerza para los ensayos se produce con un sistema hidráulico manual y se indica en un instrumento de aguja. El alargamiento de las probetas se capta con un dial

Esencialmente el aparato se compone de los siguientes elementos:

• Pie (1) con asas (11) • Bastidor con travesaño

principal (2) • Bastidor de carga con

travesaño superior (3) e inferior (4)

• Sistema hidráulico, con el cilindro principal (5) y cilindro transmisor con volante (6)

• Indicador de fuerza (7) • Indicador de alargamiento con

dial (8) • Cabezales de sujeción (9) con

probeta (10)



Realización del ensayo e interpretación de los datos.

Antes de colocar la probeta en la maquina, aquella se mide cuidadosamente con un pie de rey el diámetro y la longitud de la probeta.

Se puede empezar a cargar la probeta solamente después de haber revisado la disposición de la maquina y de los instrumentos para el ensayo. Es preciso hacer la primera parte del ensayo, correspondiente al tramo rectilíneo del diagrama, lentamente, para evitar los efectos de inercia que alteran el diagrama.

Un pequeño tramo inicial del diagrama obtenido suele ser curvilíneo (véase a la izquierda en la fig. 4, y se convierte después en una recta. Esta parte curvilínea del diagrama se puede originar por falta de contacto total entre las cabezas de la probeta y el inversor. Hay que excluir este sector curvo inicial prolongando la línea recta del diagrama hacia abajo, como puede verse en la fig. 4, hasta su intersección con el eje de las abscisas. El punto de intersección obtenido se considerará el origen del diagrama.

La deformación de la probeta en la fase inicial de la tracción que corresponde al tramo rectilíneo del diagrama, es elástica. Al iniciarse el periodo de fluidez, la probeta comienza una deformación permanente considerable, la así llamada deformación plástica o permanente. Para convencerse de esto, interrumpamos la carga de la probeta en un momento arbitrario del ensayo. Supongamos que el punto C (fig. 4) corresponde al momento en que se interrumpe la carga de la probeta. El alargamiento total de la probeta en este momento se expresa por el segmento OH en el eje de las abscisas. Luego, descargando paulatinamente la probeta, notaremos la reducción de su longitud. La descarga se representara por la recta CD paralela al tramo inicial del diagrama. El segmento DH es el alargamiento elástico de la probeta y el segmento OD es el permanente.

Como vemos, el alargamiento elástico obedece a la ley de Hooke en cualquier etapa de deformación de la probeta. En el diagrama se repetirá la misma recta DC, pero invertida y al



seguir cargando obtendremos la curva CEG como si fuera la prolongación del diagrama anterior.

Hay que señalar que el fenómeno susodicho esta descrito aquí esquemáticamente. En realidad, las líneas de carga y de descarga no son rectas ideales y, al no coincidir con la otra forman el llamado lazo de histéresis (fig. 5).

El alargamiento permanente total ∆𝑙𝑙 de la probeta de determinará en el diagrama por el segmento OK (fig. 4) en el eje de las abscisas, cortando por la recta GK trazada por el punto G de la curva paralelamente al tramo inicial rectilíneo OA del diagrama.

La relación del alargamiento absoluto ∆𝑙𝑙 de la probeta respecto a su longitud primitiva 𝑙𝑙 (en porcentaje) se llama alargamiento relativo δ, es decir,

𝛿𝛿 =∆𝑙𝑙𝑙𝑙

(100)

La relación 𝐴𝐴−𝐴𝐴1𝐴𝐴

se llama reducción (estricción) relativa ψ de la sección transversal de la

probeta, donde 𝐴𝐴 es el área primitiva de la sección de la probeta y 𝐴𝐴1 es el área primitiva de la sección en el lugar de rotura, el cuello. En general, la magnitud ψ se expresa en tantos por ciento:

𝜓𝜓 =𝐴𝐴 − 𝐴𝐴1

𝐴𝐴(100)

La deformación elástica obtenida en el diagrama de la prensa WP300 puede resultar exagerada porque incluye la deformación del inversor y de otras partes de la maquina. La deformación del inversor por su magnitud es del mismo orden que el alargamiento elástico de



la probeta. Por lo tanto, el diagrama obtenido en la prensa GP300 no da una idea sobre la deformación elástica real de la probeta. La deformación de inversor 𝜆𝜆1 puede ser medida previamente y tomada en consideración (fig. 5). La recta punteada dibuja la deformación real de la probeta (hay que considerar el origen de la lectura de λ trasladado al punto inferior de la recta punteada). NOTA: esto debe considerarse cuando se utiliza el inversor en la práctica realizada, en caso de no utilizarse, el procedimiento anterior no aplica.

El área del diagrama comprendida entre la curva OAG (fig. 4) y el eje de las abscisas, representa el trabajo de la probeta. Para calcularlo, se puede usar un planímetro. Supongamos, por ejemplo, que el área del diagrama medida con planímetro sea igual a S 𝑚𝑚𝑚𝑚2. Las escalas del diagrama son las siguientes: a 1 cm por la vertical (es decir, por el eje de las cargas), le corresponden 𝑚𝑚 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁; a 1 cm por la horizontal (es decir por el eje de los alargamientos), 𝑁𝑁 𝑐𝑐𝑚𝑚. Por lo tanto, 1 1 𝑐𝑐𝑚𝑚2 del diagrama equivale a 𝑚𝑚𝑁𝑁 𝑁𝑁 ∗ 𝑚𝑚 de trabajo y el trabajo total es 𝑇𝑇 = 𝑆𝑆𝑚𝑚𝑁𝑁.

El área S se determina aproximadamente utilizando el llamado coeficiente de amplitud del

diagrama, igual a 𝑣𝑣 = 𝑆𝑆𝑆𝑆′� , donde 𝑆𝑆′ es el área del rectángulo circunscrito OMNL (fig. 4). El

área 𝑆𝑆′ expresa el trabajo que es igual al producto 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ∆𝑙𝑙, siendo ∆𝑙𝑙 el alargamiento de la probeta (el segmento OL en la fig. 4). Llamemos este trabajo 𝑇𝑇′ . El trabajo gastado real T, expresado con el área S, es un poco menor e igual a 𝑇𝑇′𝑣𝑣, es decir,

𝑇𝑇 = 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ∆𝑙𝑙𝑣𝑣

(1)

Para el acero corriente pobre en carbono se puede tomar el coeficiente de amplitud del diagrama 𝑣𝑣 igual a 0.85.

El trabajo total gastado para la rotura de la probeta, referido a una unidad de su volumen, se llama trabajo específico de la rotura,

𝑚𝑚 =𝑇𝑇𝑉𝑉

(2)

Aquí 𝑉𝑉 es el volumen de la parte intermedia cilíndrica de la probeta.

Las partes engrosadas de la probeta cerca de sus cabezas no suelen sufrir deformaciones plásticas y su deformación elástica y, por consiguiente, el trabajo que le corresponde son insignificantemente pequeños en comparación con el trabajo total T. El cálculo de trabajo se realiza para la parte cilíndrica de la probeta con la longitud 𝑙𝑙 que se llama longitud de cálculo. Una parte del trabajo que pertenece a la longitud de cálculo de la probeta la denominaremos 𝑇𝑇𝑐𝑐 . Entonces el trabajo específico se determinara del modo siguiente:

𝑚𝑚 =𝑇𝑇𝑐𝑐𝑉𝑉𝑐𝑐

(3)



El valor de 𝑇𝑇𝑐𝑐 se puede establecer aproximadamente por medio de la formula (1), colocando en vez de ∆𝑙𝑙 no el alargamiento total de la probeta, sino solamente el alargamiento de su parte de cálculo determinada con ayuda de la medición directa.

Los resultados del experimento descrito se anotan en el registro del laboratorio de acuerdo con la forma indicada en las tablas 1 y 2. Además, se hacen las siguientes anotaciones:

Tabla 1 Dimensiones de la probeta

Antes del ensayo Después de la rotura 𝑙𝑙 𝑑𝑑

𝐴𝐴 =𝜋𝜋𝑑𝑑2

4

𝑙𝑙1 𝑑𝑑1 𝐴𝐴1 =𝜋𝜋𝑑𝑑1

4

Tabla 2

Resistencia de la probeta en N

Durante la fluencia 𝑃𝑃𝑓𝑓 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 En el momento de rotura 𝑃𝑃𝑟𝑟𝑁𝑁𝑁𝑁

Alargamiento total permanente de la parte de cálculo de la probeta es

∆𝑙𝑙 = ⋯… . . 𝑐𝑐𝑚𝑚

Trabajo gastado para la tracción de la parte de cálculo de la probeta

𝑇𝑇𝑐𝑐 = 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ∆𝑙𝑙𝑐𝑐𝑣𝑣 = ⋯… . .𝑁𝑁 ∗ 𝑐𝑐𝑚𝑚

Características obtenidas.

Limite de fluencia 𝜎𝜎𝑓𝑓 = 𝑃𝑃𝑓𝑓𝐴𝐴

= ⋯… …𝑁𝑁 𝑐𝑐𝑚𝑚2⁄

Limite de resistencia 𝜎𝜎𝑟𝑟 = 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝐴𝐴

= ⋯… …𝑁𝑁 𝑐𝑐𝑚𝑚2⁄

Tensión de rotura (verdadera) 𝑆𝑆𝑘𝑘 = 𝑃𝑃𝑟𝑟𝑁𝑁𝑁𝑁𝐴𝐴1

= ⋯… . .𝑁𝑁 𝑐𝑐𝑚𝑚2⁄

Reducción relativa de rotura Ψ = 𝐴𝐴−𝐴𝐴1𝐴𝐴

∗ 100 = ⋯… . %

Alargamiento relativo 𝛿𝛿 = Δ𝑙𝑙𝑙𝑙∗ 100 = ⋯… . %

Trabajo especifico 𝑚𝑚 = 𝑇𝑇𝑐𝑐𝑙𝑙𝐴𝐴

= ⋯… .𝑁𝑁𝑐𝑐𝑚𝑚 𝑐𝑐𝑚𝑚3⁄



Reporte de la práctica 1:

El alumno deberá calcular, con el apoyo de la prensa, los valores obtenidos durante las pruebas de forma indirecta, es decir, aplicando las ecuaciones anteriores para el cálculo de cada característica mecánica de la probeta.

Práctica 2: Construcción del grafico de los alargamientos.

Antes de haber sido ensayada, la probeta se marca en partes iguales 1 cm cada una. Una vez realizado el ensayo, se miden los alargamientos de las partes que resultan ser desiguales. Los alargamientos máximos tienen los tramos ubicados cerca del cuello. Las magnitudes de Los alargamientos de cada parte se determinan directamente, midiéndolas con la regla

Estas magnitudes, expresadas en centímetros, representan numéricamente alargamientos relativos de las partes. La anotación de los alargamientos se realiza de acuerdo con la forma dada en la tabla 3 para una probeta con longitud 𝑙𝑙 = 5𝑑𝑑.

Tabla 3

Nº de las partes por orden 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Alargamiento de la parte luego de romperse la

probeta, en mm

Colocando los alargamientos medidos de las partes en una escala, se obtendrá el grafico de distribución de los alargamientos a lo largo de la probeta (fig. 6)

La suma de los alargamientos de las partes es el alargamiento total absoluto de la parte de cálculo de la probeta. El alargamiento relativo δ es igual al alargamiento absoluto dividido por la longitud de la parte de cálculo de la probeta. Δ se escribe con el índice 10 o 5 que indica la relación entre la parte de cálculo de la probeta y su diámetro.



Práctica 3: Reducción del lugar de la rotura hacia el centro de la probeta.

A veces la rotura de la probeta sucede cerca de su extremo. En este caso el alargamiento de la probeta es menor de la corriente. Para obtener un resultado real sin tener que repetir el experimento, la medición de la probeta después del ensayo se realiza del modo siguiente: desde el trazo extremo (señalado en la fig. 7 con un cero) se mide un número par en n partes de tal manera que el lugar de la rotura se encuentre aproximadamente en medio del tramo medido. Si el lugar de la rotunda se encuentra más cerca del otro extremo de la probeta, la medición se realiza desde el último trazo. En el ejemplo examinado 𝑁𝑁 = 2. Llamemos a la longitud respectiva. Supongamos que la probeta tiene en total m partes. Se toman por la longitud de calculo después del ensayo 𝑙𝑙1 = 𝑚𝑚 + 2𝑏𝑏, siendo b la longitud del tramo adyacente al tramo a que contiene 𝑚𝑚−𝑁𝑁

2 partes.

En el caso de 𝑚𝑚 = 10 mostrado en la fig. 7, tenemos:

𝑚𝑚 − 𝑁𝑁2

=10 − 2

2= 4

El alargamiento relativo de la probeta en tantos por ciento será

𝛿𝛿 =𝑙𝑙1 − 𝑙𝑙𝑙𝑙

∗ 100

Práctica 4: Determinación del modulo de elasticidad e y de los limites de proporcionalidad y de fluencia.

Datos generales. En la etapa inicial de deformación de la probeta, para la mayoría de los metales es válida la ley de Hooke,

𝝀𝝀 =𝑷𝑷𝑷𝑷𝑬𝑬𝑬𝑬

Que expresa la proporcionalidad entre el alargamiento de la probeta y la carga P.

De aquí

𝐸𝐸 =𝑃𝑃𝑙𝑙𝐴𝐴𝜆𝜆

(4)



De tal manera, el modulo E puede ser determinado si medimos el alargamiento λ de la probeta y la carga respectiva P.

La tensión máxima, cuando es válida todavía la ley de Hooke, se llama límite de proporcionalidad 𝜎𝜎𝑝𝑝𝑟𝑟 . Para hallar 𝜎𝜎𝑝𝑝𝑟𝑟 , se sigue cargando la probeta hasta que los incrementos del alargamiento Δ𝜆𝜆 correspondientes a incrementos iguales de la carga ΔP, no aumenten notoriamente. Para el acero se considera que se ha llegado al límite de proporcionalidad cuando el valor observado de Δ𝜆𝜆 sobrepasa el valor promedio obtenido en la etapa inicial lineal de carga en 50%. Esto equivale al aumento en el 50% de ‘’la tangente’’ del ángulo entre la tangente a la línea de P (λ) y el eje de P (fig. 8). Tras de hallar el límite de proporcionalidad, se determina también el límite de fluencia. Si falta el escalón de fluencia, el límite de fluencia se considera convencionalmente como la tensión que corresponde al alargamiento permanente igual al 0.2% de la longitud de la probeta Los ensayos se realizan en una probeta normal (véase la fig. 1) o en una de proporcional, es decir, que tenga la relación de la longitud de cálculo respecto al diámetro igual a 5.



Experimentos

Puesta en marcha del aparato WP300 Pasos a seguir: Colocar el aparato de ensayo en la mesa de laboratorio o sobre el carrito WP300.09 (acceso-rio). Comprobar que todo el material necesario está a la mano (herramientas, accesorios). Quitar el seguro de transporte - Girar hacia atrás el volante del cilindro transmisor, y descargar la máquina - Desenroscar el seguro de transporte (varilla roja) de los cabezales superior e inferior

Montar el dial para medir el alargamiento. - Fijar la parte superior del dial (1) en el soporte (2) de la varilla (3) - Ajustar el dial de manera que toque el tope móvil (4) del travesaño superior - No compensar el dial hasta que la probeta esté colocada

Fundamentos del ensayo

El ensayo de tracción es el ensayo más conocido en Ensayo de Materiales. En él se determina la resistencia

a la tracción, uno de los valores característicos más importantes de los materiales.

También se puede determinar el alargamiento de rotura, que es un índice de la tenacidad del material.

En el ensayo de tracción se establece en la probeta un estado de esfuerzo monoaxial .

Este estado se produce cargando la probeta en sentido longitudinal con una carga externa, mediante una fuerza de tracción. En la sección de ensayo de la probeta domina, entonces, una distribución de esfuerzos normal uniforme.

Para averiguar la resistencia del material se aumenta la carga de la probeta poco a poco y de manera continua, hasta que se rompe. La fuerza de ensayo máxima así obtenida es un indicador de la resistencia del material. La llamada resistencia a la tracción 𝑅𝑅𝑚𝑚 , se calcula con la fuerza de ensayo máxima 𝐹𝐹𝐵𝐵 y la sección inicial 𝐴𝐴0 de la probeta.

𝑅𝑅𝑚𝑚 =𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴0



La fuerza de ensayo máxima es muy fácil de obtener, con la aguja de arrastre del indicador de fuerza.

En el propio ensayo se reduce la sección de la probeta, se contrae, y los esfuerzos reales son claramente mayores.

El alargamiento de rotura A da la variación de Longitud de la probeta con respecto a su longitud inicial 𝑙𝑙0, y se calcula con la longitud de la probeta después de la rotura 𝑙𝑙𝑢𝑢 .

𝐴𝐴 =𝑙𝑙𝑢𝑢 − 𝑙𝑙0𝑙𝑙0

∗ 100%

Para medir las longitudes, la probeta lleva dos marcas. Después de la rotura se unen cuidadosamente las dos partes de la probeta por el punto de rotura, y se mide la separación de las marcas.

El aparato de ensayo se monta de la siguiente manera para el experimento de tracción

- Girar hacia atrás el volante del cilindro transmisor, y llevar totalmente abajo el bastidor de carga Si aun no se ha hecho, colocar los cabezales de sujeción en el travesaño superior y en el principal.

- el cabezal de sujeción con el bulón corto hacia abajo, y atornillarlo con la pieza de apriete

- Cabezal de sujeción con el bulón largo hacia arriba Colocar la probeta de tracción (WP300.02)

- Medir la longitud de ensayo 𝑙𝑙0 de la probeta entre las dos marcas y anotarla.



Atornillar a mano la probeta en el cabezal inferior hasta el tope

- Atornillar la probeta al cabezal superior hasta el tope, girando el propio tope

- Apretar la tuerca del cabezal superior con la mano, hasta que se asiente sin holguras en el travesaño

- Poner en cero la aguja de arrastre del indicador de fuerza

Realización de la practica

Se carga la probeta girando lenta y continuamente el volante.

- La fuerza se aplica durante un tiempo de 5 – 10 min

- Es imprescindible que la carga no se aplique a golpes o discontinuamente

- Observar la probeta, fijándose cuándo comienza el estrechamiento. La fuerza, entonces, no debe aumentar, sino más bien aflojarla

- ¡Atención! No asustarse. La rotura de la pro-beta se produce con una fuerte detonación, sobre todo con acero.

- Leer en la aguja de arrastre la fuerza de ensayo máxima, y anotarla

- Quitar la probeta de los cabezales

- ¡Importante! Girar completamente hacia atrás el volante del cilindro transmisor, y llevar otra vez hacia abajo el bastidor de carga

Análisis del ensayo de tracción

Se realiza el experimento con cuatro probetas diferentes, de aluminio, cobre, latón y acero.

La sección inicial, con 6 mm de diámetro de todas las probetas, es:

𝐴𝐴0 =𝑑𝑑2𝜋𝜋

4=

62𝜋𝜋4

= 28.27 𝑚𝑚𝑚𝑚2

La longitud inicial de todas las probetas es:

𝑙𝑙0 = 30 𝑚𝑚𝑚𝑚



Los valores se anotan en la siguiente tabla:

Medicion Probeta Nº material Fuerza de ensayo

max 𝐹𝐹𝐵𝐵 en kN Longitud de la probeta tras la rotura 𝑙𝑙𝑢𝑢 en mm

1 Al Mg Si 0.5 F22 2 E- Cu 3 Cu Zn 39 Pb 3 4 9 S Mn 28

Con estos valores es fácil calcular la resistencia a la tracción y el alargamiento de rotura, con las siguientes fórmulas.

𝑅𝑅𝑚𝑚 =𝐹𝐹𝐵𝐵𝐴𝐴0

𝐴𝐴 =𝑙𝑙𝑢𝑢 − 𝑙𝑙0𝑙𝑙0

∗ 100%

Los valores obtenidos en el experimento se comparan con los valores de la bibliografia en la siguiente tabla:

resistencias Probeta Nº material Resistencia a la traccion 𝑅𝑅𝑚𝑚

en N/mm2 Alargamiento de rotura a en %

medida bibliografia medida bibliografia 1 Al Mg Si 0.5

F22 220 12

2 E- Cu 300-370 8 3 Cu Zn 39 Pb 3 510 11 4 9 S Mn 28 550-800 6

La coincidencia puede considerarse buena. Los valores del material sobrepasan, en todos los casos, las exigencias mínimas.

Práctica 5: Registrar el diagrama esfuerzo-alargamiento

Fundamentos del diagrama esfuerzo-alargamiento

El diagrama esfuerzo-alargamiento muestra con especial claridad las diferentes reacciones de cada tipo de material. Todos los materiales tienen una curva caracterí stica del alargamiento y el es-fuerzo.

En el diagrama esfuerzo-alargamiento se pueden leer importantes datos de los materiales. Además de la resistencia a la tracci ón Rm interesa espe-cialmente el l ímite de proporcionalidad 𝑅𝑅𝑝𝑝 .



Figura 9. Diagrama esfuerzo-alargamiento

Por debajo de este límite el material obedece a la ley de Hook con el módulo de elasticidad E: El alargamiento ε es proporcional al esfuerzo 𝜎𝜎

𝜀𝜀 = 𝐸𝐸 ∗ 𝜎𝜎

Cuando este esfuerzo se sobrepasa, la deforma-ci ó n ya no es proporcional a la carga.

Un valor característico de especial importancia técnica es el límite de elasticidad 𝑅𝑅𝑁𝑁 . A partir de él, el material tiene una deformación plástica permanente. Al quitar la carga queda una deformación. La pieza no se puede cargar demasiado, para que no poner en peligro su funcionamiento.

En algunos materiales, por ejemplo el acero blando recocido, se establece una pronunciada fluencia a partir del l ímite de elasticidad. La probeta se alarga, aunque no aumente la carga.

En los materiales sin fluencia pronunciada se indica el lí mite elá stico convencional 𝑅𝑅𝑝𝑝02 . En estos casos el material tiene un alargamiento permanente de 0.2% después de descargarlo.

En la figura 18, se ven, por ejemplo las curvas de acero templado (1), acero bonificado (2), acero blando (3) y una aleació n de aluminio (4).



El acero templado (1) se rompe, prácticamente, sin deformaci ón pl ástica, pero tiene una resistencia a la tracci ó n muy alta.

El acero bonificado (2) es mucho más tenaz, pero mantiene una alta resistencia.

El acero blando recocido (3) tiene un alarga-miento muy grande, pero una resistencia a la tracción baja. Aquí se da, en el paso a la reacción plástica, una pronunciada fluencia.

En la aleaci ón de aluminio (4), debido a su menor módulo de elasticidad, la curva de esfuerzo-alargamiento tiene menos pendiente en la zona el á -stica que los materiales de acero.

El diagrama esfuerzo-alargamiento se hace con los valores de fuerza y alargamiento registrados durante el ensayo de tracción.

𝜎𝜎 = 𝐹𝐹𝐴𝐴0

, 𝜀𝜀 = 𝑙𝑙𝑢𝑢−𝑙𝑙0𝑙𝑙0

Conocidas las dimensiones de las probetas, sepuede sustituir trazando directamente, el diagrama fuerza-alargamiento. Las características no varían, pero se evita el tiempo que lleva convertir los valores medidos en esfuerzo y alargamiento.

Realización del experimento

Cargar la probeta lentamente y de forma continua, girando el volante.

- La fuerza se debe aplicar por un espacio de 5 - 10 min

- Evitar siempre aplicar la carga a golpes o de forma discontinua

- Observar el dial. Cada 0.1 mm leer la fuerza en el indicador, y anotarla con su correspondiente alargamiento.

Después de un alargamiento de 1 mm se puede ampliar el intervalo de lectura a 0.2 mm.



- Observar la probeta, y esperar al inicio del estrechamiento. La fuerza entonces no debe aumentar, sino mejor aflojarse

- ¡Atención! No asustarse. La rotura de la pro-beta, sobre todo en acero, se produce con una fuerte detonación

- Leer la fuerza de ensayo m á xima en la aguja de arrastre, y anotarla

- Quitar la probeta de los cabezales

- Girar hacia atr ás completamente el volante del cilindro transmisor, y bajar el bastidor de carga

Trazar el diagrama esfuerzo-alargamiento

Se realizan ensayos con cuatro probetas diferentes, de aluminio, cobre, latón y acero.

Los valores medidos se anotan en las siguientes tablas:

Tablas 1.- ensayo de tracción (ejemplos)





Así se obtienen los siguientes diagramas fuerza-alargamiento del aluminio AlMgSi0.5 F22, cobre E-Cu, latón CuZn39Pb3 y acero 9SMn28.

Los módulos E no se pueden determinar por la pendiente de las curvas en la zona de proporcionalidad, debido a la elasticidad de la m áquina, que domina en esta zona de alargamiento. Para ello sería necesario medir el alargamiento directamen-te en la probeta con un elongámetro de precisión. En la probeta de acero para tornos automá ticas 9SMn28, no se aprecia un comportamiento defluencia pronunciada, debido a su relativamente grande fragilidad (buena fragilidad de viruta).

Tablas 2.- ensayo de tracción (producto de la práctica)

Ensayo de tracción probeta: Alargamiento Lu-Lo en 1/100 mm

Fuerza de ensayo F en KN

Alargamiento Lu-Lo en 1/100 mm

Fuerza de ensayo F en KN

10 200 20 220 30 240 40 260 50 280 60 300 70 320 80 340 90 360 100 380 120 400 140 420



160 440 180 460

Los resultados obtenidos en las tablas 2, se deben graficar como se indica en las figuras____, estas graficas deben anexarse al reporte de practica.

Figura 10.- Diagrama fuerza-alargamiento






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