Informe Materiales laboratorio Nº 2

Nombre: Diego Alonso Casanova Navia

En la mayoría de las ocasiones los materiales metálicos tienen usos y fines de utilidad más bien específicos dependiendo de la composición de cada uno de ellos, es por esto que si analizamos los tipos de fuerzas a los cuales pueden ser sometido un material nos encontramos con un abanico de posibilidades en donde un material puede agotar su vida util no solo con una ruptura total, si no que también con deformaciones locales y cizalladuras, hechos que son analizados en este informe el cual analiza ensayos de Tracción e Impacto, de esta manera podremos entender el porque un material no solo puede agotar su vida util con hechos a la vista, si no que también es importante analizar el comportamiento de su estructura bajo distintas fuerzas y ver como interactua y reacciona de manera total frente a diversos tipos de fuerzas externas

Ensayo Tracción

Normativa

Máquina de Ensayo

Requisitos:

Acanzar la fuerza necesaria para romper la probeta

Controlar la velocidad de deformación de la probeta

Registrar la fuerza aplicada

Registrar la deformación de la probeta

Proceso operativo

Colocar la probeta entre las tenaza

Aplicar velocidad de estiraje seleccionada

Registrar fuerza y alargamiento de la probeta

Probeta

Dimensiones y forma según norma garantizan la rotura dentro de las marcas

Diagrama Fuerza-Alargamiento

Diagrama Tensión – Deformación Unitaria

Conversión de un gráfico Fuerza-Alargamiento a uno Tensión-Deformación Unitaria

Zona elástica

Zona

plástica

Diagrama Real

La probeta a utilizar es de latón naval de 220 mm de largo, con 15 mm de diámetro en sus extremos y 12 mm de diámetro en su región central. El módulo de elásticidad del Laton es 0.35

Estricción: Es la disminución de la sección en la fractura de una probeta rota por alargamiento. Se expresa

en porcentajes, según la siguiente expresión:

donde So es la sección inicial y Sf su sección final, aunque en caso de las probetas circulares utilizaremos los diametros iniciales y el obtenido en el area de estriccíón

-A los 35 Kn se presenta deformación en la probeta y el diámetro se mantiene en 12 mm.

-A los 45 Kn se empezó a producir una deformación-A los 46.5 Kn la probeta de latón sufrió una ruptura, donde su largo final de esta fue de 252 mm y el diámetro en el área de estricción fue de 8mm.¿Cual es el esfuerzo que soporta la probeta “justo antes de romperse”?

La probeta fue sometida a un esfuerzo de 411,5 (N/mm²), lo cual equivalen a 41,9 (kgf/mm²)

¿Cual es la deformación total Et que experimenta la probeta a ruptura?Deformación unitaria lateral de un 0,145Deformación total lateral fue de un 0,5Deformación total longitudinal fue de un 0,127

¿Las deformaciones longitudinales son homogeneas a lo largo de la probeta o se localizaron en una zona específica?Se localizaron en una zona en específico la cual corresponde aproximadamente a un quinto de la dimensión de la zona de ruptura de la probeta

Calcular el porcentaje de estricción

El porcentaje de estricción obtenido fue del 55,5%

Calcular el Coeficiente de Poisson utilizando el promedio de las deformaciones longitudinales y transversales fuera del area de estricción ( si existe )

El Coeficiente de Poisson del Latón es 0.35, pero al realizar el calculo de (Deformación lateral relativa) / (Deformación longitudinal relativa), obtenemos 3,22, lo cual en módulo de Young es Young multiplicado por 10, obteniendo un valor práctic del 0.32 lo cual es cercano al 0.35 teórico del Laton

¿El metal ensayado posee un comportamiento ductil o frágil?

El latón es una aleación de Cobre y zinc el cual posee un comportamiento ductil, hecho demostrado por el alto valor de porcentaje de restricción obtenido, entre mayor sea el porcentaje, más ductil es el metal

Comparación de resultados esperados y obtenidos

Logramos demostrar los conceptos de tracción, coeficiente de poisson, como también porcentaje de estricción los cuales estan ligados a la deformación elástica presentada

durante el transcurso del ensayo, lo cual demuestra que el comportamiento de los materiales pueden estar directamente ligados a sus proporciones y estructuras de manera completa y no principalmente de manera local, es decir, las fuerzas que actúen en el material pueden actuar en el comportamiento de reacción de dicho material completamente y no solo en su area de choque o aplicación de fuerzas externas a el.

Ensayo de impacto

Resiliencia se considera una actitud que tienen los materiales para soportar solicitaciones por choque. Los ensayos de resistencia al choque valoran aproximadamente la tenacidad.

El módulo de resiliencia o tenacidad representa el trabajo o energía absorbido por el material, por unidad de volumen y se calcula mediante la siguiente fórmula

A continuación expondremos los datos obtenidos y su comparación mediante los ensayos Izod y Charpy en los cuales se utilizaron Probetas de acero sae 1020

Ensayo Izod

Procedimiento

Seleccionar la probeta según el ensayo. Medir la sección transversal de las probetas

Montar el brazo en la posición según tipo de ensayo ( a 149.5º para ensayo Charpy y a 90ª para el ensayo Izod), engancharlo con el pestillo de accionamiento y la placa de seguridad.

Fijar la probeta en la mordaza en la parte inferior de la máquina, según el tipo de ensayo a realizar y verificar la posición del entalle.

Instalar el martillo en el extremo del brazo según el tipo de ensayo

Fijar la posición de la aguja de arrastre en la posición de inicio ( 300 J para el ensayo Charpy y 168 J para el ensayo Izod)

Retirar la placa de seguridad

Soltar el brazo con el pestillo del sistema de accionamiento

Posicionar nuevamente el brazo a la posición de inicio. No olvidar colocar la placa de seguridad

Leer directamente sobre el reloj la energía absorvida

Martillo

Posición brazo-martillo 90°

Posicion probeta

marca mirando al lado donde impacta martillo

Probeta posterior al ensayo , marca aprox en los 2/3 del largo, impacto recibido de 118 Joule

Ensayo Charpy

Martillo

posición brazo-martillo 141.5°

posicion probeta

marca situada en la cara contraria donde impacta el martillo

Probeta ensayo charpy marca situada a la mitad del largo de la probeta, impacto recibido de 172 joule

Resultados esperados

Debido a que las probetas utilizadas fueron las mismas, entonces los valores teóricos de la tenacidad obtenidos por el ensayo Charpy y el Izod deben ser los mismos, independiente de que uno se obtenga mediante cizalladura y el otro mediante impácto

Conclusión

Los ensayos de Tracción cizalladura e impacto permiten obtener datos respecto a los comportamientos de los materiales para así analizar de manera más certera el uso más apropiado de cada material ya sea para la fabricación de estructuras o piezas, entre otras opciones. Gracias a los ensayos de Tracción podemos también poner a prueba cual sería la real resistencia de los

materiales sometidos a fuerzas de manera constante y mediante estos datos teóricos realizar estudios, propuestas y proyectos más cercanos a la realidad, hecho positivo ya que la ingeniería es una ciencia exacta. Los ensayos de impacto permiten saber de manera más exacta cual es la capacidad real de un material al ser sometido a fuerzas de manera brusca, datos relevantes para la construcción de maquinaria, además de piezas y elementos de choque.