1. UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOCOMPUTACIN APLICADAINTEGRANTES:o Medina Janetho Tibn Paulina

2. DEFINICINANTECEDENTES DE ENSAYOSMECNICOS DE MATERIALESTIPOS DE PROPIEDADESMECNICAS COMUNESANLISIS DE FALLASSon las propiedades que tienen que vercon el comportamiento de losmateriales bajo cargas. 3. ANTECEDENTES MECNICOS DE LOS ENSAYOS DE LOSMATERIALES(Background on Mechanical Testing of Materials)OBJETIVO: Determinar la respuesta de los materiales ala aplicacin de una fuerza.Tiende a separar aun miembro aparte.ESFUERZO DETENSIN:Tiende a aplastar aun cuerpo.ESFUERZO DECOMPRESIN: 4. Tiende a curvar un miembro. ESFUERZO DE FLEXIN:Tiende a dividir a unmiembro.ESFUERZOCORTANTE:Tiende a torcer unmiembroESFUERZOTORSIONAL: 5. Un miembro cargado se deforma (al cambiar de forma).Deformacin: Cambiar de longitud.Deformacin Unitaria:Deformacin/Longitud de los miembros 6. UTM es usado para medir lasrespuestas de los materiales a lastres principales formas de esfuerzos(Tensin, Compresin, Corte) 7. Diagrama Esfuerzo/DeformacinElasticidad: Habilidad de los materiales para regresar a su forma original al ser descargados.Plasticidad: Habilidad de los materiales que pasa por una deformacin permanente sin fractura.Carga/ (rea de esfuerzo original) ------------------------- EsfuerzoDeformacin/ (Longitud original) -------------------------- Deformacin UnitariaGeometra-Dependiente--------------------------------------- Geometra-IndependienteDiagrama -------------------------------------------------------- Diagrama 8. TIPOS DE PROPIEDADES MECNICAS COMUNES(Common Types of Mechanical Properties) Propiedades derivadas del diagrama esfuerzo/deformacin Resistencia al impacto Dureza Fatiga Fluencia lenta Ruptura por tensin 9. PROPIEDADES DERIVADAS DEL DIAGRAMAESFUERZO/DEFORMACIN(Properties Derived from Stress/Strain Daig)a) Roturab) Rigidezc) Ductilidadd) Mdulo de Resilienciae) Mdulo de dureza 10. a) RESISTENCIA A LA ROTURA(Ultimate Strength)Resistencia mxima de tensin del materialpara cambiar de forma, y es igual a:Carga mxima/ rea de esfuerzo originalResistencia a la traccin(Aleacin metlica (Aceros), Compuestos (FRP))Resistencia a la compresin(Hierros fundidos, T.S. Polmeros, Cermicas)Resistencia al corte =40% de la resistencia a la traccinResistencia Especifica =Resistencia a la traccin/densidad 11. El punto de fluencia es la tensin que corresponde al punto de inicio a ladeformacin plstica. Este punto en algunos materiales del diagramaesfuerzo/deformacin est indicado por una pequea regin plana(Cambios en la deformacin bajo una carga constante). El esfuerzo permitido (seguro) en el esfuerzo mecnico debe estar muy pordebajo de este punto.B) PUNTO DE FLUENCIA/LMITE DEFLUENCIA 12. Sin embargo, en la mayora de los materiales en el diagrama esfuerzo-deformacin, este punto no es fcil de localizar. Dicho punto se determinamediante el mtodo de desplazamiento (el punto de interseccin de la curvay una lnea dibujada desde el punto. 2%, paralelo a la pendiente E), y elesfuerzo asociado se denomina lmite de fluencia.B) PUNTO DE FLUENCIA/LMITE DEFLUENCIA 13. RIGIDEZ(Stiffness )Es la resistencia del material debido a la deformacin elstica, y se determina por elmdulo de elasticidad del material (E) o Mdulo de Young.Se mide por lapendiente de la partelineal de la curva.Cuanto mayor sea lapendiente (E), el msmaterial es ms rgido.Cermicas, aleacionesmetlicas ,compuestosGr./Epxicas tienenuna alta rigidezrigidez especfica = lmite de rotura del material / densidad 14. DUCTILIDAD (Ductility)%Ductilidad =tensin a la fractura* 100% Elongacin =cambio en lalongitud/longitudinicial% Reduccin enrea = cambio en larea/rea inicialEs una propiedad que mide la de elasticidad de un material, y se calcula por una de lassiguientes 3 frmulas: 15. DUCTILIDAD (Ductility)Aleaciones forjadasson dctiles ypolmeros tienenuna alta ductilidadCermicas yaleaciones fundidasson frgiles y tienenpoca o 0%ductilidadLoa materialesseleccionados paralos procesos defabricacin talescomo doblado enfro, forjado, yextrusin debebasarse en estapropiedad. (30%-50% de ductilidad). 16. Esta propiedad esdirectamenteproporcional a laresistencia a lafluencia delmaterial.La seleccin de materiales paracomponentes como ballesta, muelle de reloj,hojas de cuchillos, palos de golf, parte de lamquina en caso de colisin a bajavelocidad, etc se debe basar en estapropiedad.Resiliencia es unapropiedad inversamenteproporcional al mdulode elasticidad, mientrasmenor es el mdulo,ms resistente es elmaterial.Mxima cantidad de energa elstica por unidad de volumen que un material puedeabsorber, a baja velocidad de deformacin, y se mide por el rea bajo la parte linealde la curva esfuerzo/ deformacinMdulo deResiliencia 17. Mxima cantidad deenerga plstica porunidad de volumenque un materialpuede absorber, abaja velocidad dedeformacin, paraproducir fractura, y semide por el rea totalbajo la curva detensin / deformacin 18. RESISTENCIA DE IMPACTO(Impact Strength)Los materiales frgiles como la cermica yaleaciones fundidas tienen tenacidadinsignificante.Materiales dctiles (como la mayora de losmetales y polmeros) tienen una buenatenacidad y resistencia al impacto.Es una medida relativa de la capacidad de absorcin deenerga de materiales bajo cargas de impacto (fuerzade alta velocidad 19. El ensayador de impacto .-(tipo pndulo) utiliza cualquierade los dos probetas entalladas estndar, la probetaCharpy (horizontal en forma de viga I) o la Izod (viga envoladizo vertical) para medir la energa requerida (ft.lb)para fracturar la probeta. 20. La temperatura de transicin o temperatura de ductilidadnula, es una temperatura en virtud del cual, el materialdctil se vuelve frgil. Bajo esta temperatura, la durezadisminuye. En la seleccin de materiales para unaaplicacin de baja temperatura, para evitar ladisminucin de tenacidad, la temperatura de transicindel material seleccionado debe ser inferior a latemperatura de aplicacin. 21. Estudio de caso de la seleccin de materiales:Dos materiales estn disponibles de la siguiente manera: acero de bajo carbono aluminio de la misma resistencia a la fluencia que elacero 22. Seleccionar un tipo de material para realizar el ensayo delimpacto en la mquina para las siguientes aplicaciones: Al realizar el impacto en la mquina, la probeta debepermanecer intacta despus de un impacto de bajavelocidad. Un mejor equipo de proteccin en caso de colisin dealta velocidad. 23. Absorcin de energa elstica Mdulo de resiliencia Seleccionar un W con el ms alto M. o R. Seleccionar un W con el ms bajo E. Seleccionar aluminio (ESt=3EAl) 24. Absorcin de energa plstica Mdulo de tenacidad Seleccionar un W con el ms alto M. o T. Seleccionar un W con el ms bajo % el. Seleccionar acero (St%=3Al%el) 25. La resistencia del material de la superficie contra lahendidura. La superficie -. La dureza sirve como un factor en laseleccin de un material para aplicaciones de contactodeslizante, tales como engranajes, frenos y embragues,rodamientos de bolas / rodillos, etc 26. Esta propiedad -. Est especificado en los planos deingeniera para fines de tratamiento fabricacin o calor. Las aleaciones metlicas -. Tienen buena dureza,aleaciones de fundicin y cermica son materiales muyduros. 27. El tipo ms comn de medicin (destructiva) se basa enla calibracin ya sea la profundidad (Rockwell, Rockwellsuperficial) o el dimetro (Brinell, Vickers, Knop) deimpresin de la izquierda de obligar a un penetrador enla superficie del material.Otras medidas (no destructiva) son dependientes de lafrecuencia natural (sonodur), la altura de la propiedad derebote (orilla) de los materiales. 28. Penetrador Carga AplicacinDiamante 1g a 2000 g Microdureza de los aceros suaves a lacermica.Bola 500 y 3000 Kg Aceros y metales blandos hasta 40HRCBola 100 Kg Aceros suaves y metales no ferrososBola 15, 30 y 45 Kg Metales blandos finosDiamante 15, 30 y 45 Kg Chapas metlicas delgadas durasDiamante 50 Kg Carburos cementadosBola 10 Kg PolmerosAguja Resorte ElastmerosDiamante 150 Kg Metales endurecidos (espesor) 29. Ejemplo: 50 -60 HRC significa: un valor de dureza de50 a 60 utilizando la escala Rockwell C. 85 HR15T significa: un valor de dureza mxima de85 utilizando el Rockwell Superficial. 185-2401kgF HV significa: un valor de dureza de 185 a240 con el probador de dureza Vickers y una carga deprueba de 1 kilogramo-fuerza. 500200gF HK min. significa: un valor de dureza mnima de500 con el medidor de dureza Knoop y una carga deprueba de 200 gramos-fuerza. 30. Los materiales fallan debido a una tensin alterna repetida(muy por debajo de la resistencia a la fluencia) sedenomina falla por fatiga. Falla por fatiga se producen despus de una serie deciclos (vida) de las tensiones. Resistencia a la fatiga es un factor importante en elproceso de seleccin de materiales para aplicaciones decarga cclica. 31. Un eje de rotacin bajo una carga transversal se utilizapara determinar la capacidad de un material para resistirtensiones cclicas. Un punto de la superficie a travs depuntos de entrada una inversin completa de la tensin ala compresin con cada rotacin. La fuerza (S) y elnmero de ciclos (N) en las que el componente no seregistran. S y N son compilados para diferentescondiciones de carga, y se utilizan para la construccindel digrama de fatiga S-N. 32. El lmite de resistencia es una resistencia a la fatiga enlas que el componente tiene vida indefinida. La resistencia a la fatiga de los metales de ingenierason aproximadamente el 50% de su resistencia a latraccin, la cermica no se utilizan en la carga cclica,materiales polimricos y materiales compuestos son muysujetos a la fatiga. 33. Es un proceso lento de la deformacin plstica que seproduce cuando un material est sometido a una cargaconstante (esfuerzo) por debajo de la resistencia a lafluencia para una cierto perodo de tiempo. 34. * La mayora de los metales slo se deforman cuandoestn sometidos a una temperatura elevada (0,5 de sutemperatura de fusin absoluta). * El flujo plstico puede ser un factor importante deseleccin con metales de baja temperatura de fusin ypolmeros. 35. * El ensayo del flujo plstico se lleva a cabo simplementesometiendo a traccin a un espcimen bajo una cargaconstante. La deformacin unitaria es medida dentro de un perodode tiempo. * La deformacin plstica se produce en 3 etapas;decreciente, en estado estacionario, y el aumento devalores, como se muestra en la figura. 36. Es un esfuerzo requerido para causar una promedio devalores especificados del flujo plstico una temperaturadada. Los valores ms comunes son 1% en 10,000 hr, y1% en 100,000 hrAleacin70F Resistencia ala Traccin(psi)800F-Esfuerzopara 1%de elongacinpara10,000 Hr1200F-Esfuerzopara 1%de elongacinpara100,000 Hr0,20 % acero al carbono 62,000 35,100 200,0000,50 % molibdeno 64,000 39,000 500,0000,08 % a 20% acero alcarbono1,00 % cromo 75,000 40,000 1,5000,60 % molibdeno0,20 % C acero304 acero inoxidable 85,000 28,000 7,00019 % cromo9% nquel 37. Es similar al ensayo de flujo plstico se determina elesfuerzo en la que una parte fallar bajo una cargaconstante a temperatura elevada, sin embargo esdiferente de dos maneras:1) Las variables controladas son el esfuerzo y latemperatura, y2) la variable medida es el tiempo requerido para la rotura. 38. Esta prueba tiene la ventaja porque requiere menor tiempopara realizar el ensayo. El ensayo esfuerzo de rotura es importante parametales y cermica ya que son destinados a un serviciode alta temperatura. Esta prueba no se realizanormalmente en polmeros. 39. CONCENTRACIN DE ESFUERZOS Si un miembro bajo una carga contiene una ranura,agujero, cualquier irregularidad en la geometra, elesfuerzo inducido en el rea de la ranura del elementose ampliar por un factor de concentracin de esfuerzos:Smax=Kf*S 40. Cuando, Kf, es el factor de concentracin de esfuerzos y apareceen las tablas de diferentes irregularidades en lageometra bajo diferentes condiciones de carga (es decir,la tensin, flexin, torsin). S, es el esfuerzo en el elemento sin ningunairregularidad en la geometra (es decir, Carga/rea). Smax, es el esfuerzo local en la zona de concentracinde esfuerzos.