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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
ESIME CULHUACAN
CIENCIA DE LOS MATERIALES
PRACTICA
ROCKWELL
GRUPO 4MM3
ALUMNOS:
ALARCON BERNAL LEONEL GIOVANNI
ACOSTA TOBON JOSE ARTURO
GOMEZ KING ALEJANDRO
ZARATE CORDOVA JORGE ANTONIO
DIEGO HUERTAS TREJO
ndice.
Introduccin................................................
Objetivo.......................................................
Marco
terico..............................................
Desarrollo...................................................
Conclusiones..............................................
Bibliografa.................................................
Anexos.......................................................
INTRODUCCIN
La prueba de traccin consiste en someter a una probeta
normalizada a un esfuerzo axial de traccin creciente hasta que se
produce la ruptura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia
de un material a una fuerza esttica o aplicada lentamente.
sta vez las probetas utilizadas fueron electrodos de ", a
continuacin se explicara en que consisti nuestro trabajo y se
mencionaran los resultados obtenidos.
OBJETIVORealizar el ensayo de traccin a electrodos de " de
espesor en laboratorio, con la finalidad de aprender a utilizar la
mquina correspondiente en su totalidad, y aprender
experimentalmente lo que es el aplicar traccin a un material.
MARCO TERICO.Para conocer las cargas que pueden soportar los
materiales, se efectan ensayos para medir su comportamiento en
distintas situaciones. El ensayo destructivo ms importante es el
ensayo de traccin. El ensayo de traccin o ensayo a la tensin de un
material consiste en someter a una probeta normalizada a un
esfuerzo axial de traccin creciente hasta que se produce la rotura
de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una
fuerza esttica o aplicada lentamente. Las velocidades de deformacin
en un ensayo de tensin suelen ser muy pequeas ( = 104 a 102
s1).
En un ensayo de traccin pueden determinarse diversas
caractersticas de los materiales elsticos:Mdulo de elasticidad o
Mdulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Es el
resultado de dividir la tensin por la deformacin unitaria, dentro
de la regin elstica de un diagrama esfuerzo-deformacin.
Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razn entre el
alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes
transversales a la direccin de la fuerza.
Lmite de proporcionalidad: valor de la tensin por debajo de la
cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.
Lmite de fluencia o lmite elstico aparente: valor de la tensin
que soporta la probeta en el momento de producirse el fenmeno de la
cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la zona de
transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se
caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento
apreciable de la carga aplicada.
Lmite elstico (lmite elstico convencional o prctico): valor de
la tensin a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano
(0,2%, 0,1%, etc.) en funcin del extensmetro empleado. Es la mxima
tensin aplicable sin que se produzcan deformaciones permanentes en
el material.
Carga de rotura o resistencia a traccin: carga mxima resistida
por la probeta dividida por la seccin inicial de la
probeta.
Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la
probeta. Se mide entre dos puntos cuya posicin est normalizada y se
expresa en tanto por ciento.
Estriccin: es la reduccin de la seccin que se produce en la zona
de la rotura.
Normalmente, el lmite de proporcionalidad no suele determinarse
ya que carece de inters para los clculos. Tampoco se calcula el
Mdulo de Young, ya que ste es caracterstico del material; as, todos
los aceros tienen el mismo mdulo de elasticidad aunque sus
resistencias puedan ser muy diferentes.Lamuestra el grfico obtenido
en una mquina de ensayo de traccin para un acero.
Curva Fuerza-Deformacin de un Acero.Las curvas tienen una primera
parte lineal llamada zona elstica, en donde la probeta se comporta
como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta
regresa a su longitud inicial.Se tiene entonces que en la zona
elstica se cumple:F = K (L - L0)
F: fuerza
K: cte del resorte
L: longitud bajo carga
L0: longitud inicial
Cuando la curva se desva de la recta inicial, el material
alcanza el punto de fluencia, desde aqu el material comienza a
adquirir una deformacin permanente. A partir de este punto, si se
quita la carga la probeta quedara ms larga que al principio. Deja
de ser vlida nuestra frmula F = K (L - L0) y se define que ha
comenzado la zona plstica del ensayo de traccin. El valor lmite
entre la zona elstica y la zona plstica es el punto de fluencia
(yield point) y la fuerza que lo produjo la designamos como:F = Fyp
(yield point)Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que
depende de cada acero, para llegar a un mximo en F = Fmx. Entre F =
Fyp y F = Fmx la probeta se alarga en forma permanente y repartida,
a lo largo de toda su longitud. En F = Fmxla probeta muestra su
punto dbil, concentrando la deformacin en una zona en la cual se
forma un cuello.La deformacin se concentra en la zona del cuello,
provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la
carga queda aplicada en menor rea, provocando la ruptura.La muestra
la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga
mxima y luego de la ruptura.
Para expresar la resistencia en trminos independientes del tamao de
la probeta, se dividen las cargas por la seccin transversal inicial
Ao , obtenindose:resistencia a la fluencia:syp=Fyp
A0
resistencia a la traccin:sult=Fmx
A0
Obs:syp = Re
sult = Rm (en alguna literatura)Unidades Kg/mm2 o Mpa o
KpsiConsiderando una probeta cilndricaAo = ()
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:
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 ladeformacinse 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.
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.
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.
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 elstica y total absorbida y que vienen
representadas por el rea comprendida bajo la curva
tensin-deformacin hasta el lmite elstico en el primer caso y hasta
la rotura en el segundo.
Para poder visualizar mejor este fenmeno fsico se suelen utilizar
diagramas llamados Esfuerzo vs Deformacin de los cuales se derivan
dos.
Ingenieril.
Real.
DESARROLLO. Primero es identificar cada uno de los componentes
que cuenta nuestra mquina de traccin o tensin, esto es importante
para no daar la mquina debido a las fuerzas axiales con las que
trabajamos.
Hay que hacer nuestros clculos para ver que tipo de resorte nos
conviene adems hay que armar los soportes y colocarlos en los
rieles donde va acorrer nuestro mquina para hacer la
prueba.
Vamos a colocar el papel milimtrico en la grficadora, esto para
tener nuestro diagrama real de Esfuerzo vs Deformacin.
Una vez que est colocada nuestra probeta en posicin si que haya
un juego entra la probeta y la mquina de traccin, accionamos en
engranaje lento para empezar nuestra prueba.
Es importante que la velocidad con la que se gira la manivela
sea contante y que se ponga de a cuerdo para tomar lecturas cada
determinada presin para obtener el diagrama esfuerzo-deformacin, as
mismo es importante entender el siguiente fenmeno expresado en la
siguiente imagen.
Una vez que trono la probeta es importante guardar todo en su
lugar para el buen uso del laboratorioNota: Los clculos de seleccin
del resorte y diagrama estn en el anexo de la prctica.
CONCLUSIONES
- Si la prueba no se realiza entre al menos 3 personas, no se
podrn obtener los resultados buscados, esto siempre y cuando haya
un 100% de concentracin y coordinacin entre aquellos que se
encuentren aplicando la prueba.
- La curva de deformacin que se busca, no es nada difcil de
encontrar ya que, tenemos los datos de fuerza y elongacin los
cuales van variando conforme se aplica la prueba, a partir de estos
datos aplicando dos frmulas bsicas obtendremos la curva
esfuerzo-deformacin.
- La mquina no es tan difcil de utilizar, simplemente es estar
concentrado y buscar los elementos correctos para poder encontrar
los resultados que se quieren.
En nuestras probetas la ruptura no se obtuvo en el rea marcada,
que es donde se esperaba se presentara, se presento hacia el mismo
lado en ambas, yo concluyo que esto sucedi porque no hay parte de
la probeta que haya sido mas delgada desde un principio como la hay
en probetas normalizadas, y tambin porque la fuerza solo se
aplicaba de un solo lado y que a pesar de que del otro lado
estuviera sostenida la distribucin de fuerza aplicada no fue
equitativa en todo el electrodo.
BIBLIOGRAFA.
PAGINAS
WEB.http://www.aulatecnologia.com/BACHILLERATO/1_bg/APUNTES/materiales/jpg/ensayo_traccion.jpg.
http://www.aulatecnologia.com/BACHILLERATO/1_bg/APUNTES/materiales/propiedadesmateriales.html
http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/sub-paginas/Materiales/ensayos.html
LIBROS DE CONSULTA.
Beer & johnston, Mecnica de los materiales, Edit. Mc Graw
Hill. 4Ta edicin
Roy r. Craig. Mecnica de materiales,Edit. Cecsa. 3Ra Edici
Anexos.
