1.3 MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR
– Máquina
Universal (Figura 1.2).
– Aditamentos para
el ensayo de
tracción.
– Indicador de
Carátula.
– Calibrador.
– Pinzas,
destornillador.
– Probetas
metálicas.
1.4 PROCEDIMIENTO
1.4.1. Anote en la tabla 1.1 las medidas
correspondientes a cada una de las probetas a ensayar.
1.4.2. Prepare la máquina para ensayos a tracción:
coloque los aditamentos correspondientes para sujetar la
probeta.
1.4.3. Enrosque la probeta en los respectivos
sujetadores, dejando que sobresalgan aproximadamente dos hilos de
rosca en cada extremo.
1.4.4. Aplique una pequeña precarga a la
probeta hasta que el movimiento de la aguja en el
manómetro sea inminente.
1.4.5. Gradúe el indicador
(Deformímetro) en "cero".
1.4.6. Aplique carga de una manera continua y
lenta y vaya tomando lecturas en el manómetro de acuerdo a
la tabla 1.2.
1.4.7. Una vez ocurra la falla, retire las
partes de la probeta ensayada, preséntelas y mida el
diámetro de la sección de rotura así como la nueva
longitud entre los puntos de calibración.
1.4.8. Coloque una nueva probeta en la
máquina y repita los pasos anteriores.
Nota: De
acuerdo al diseño de la
máquina, el valor de presión leído en el
manómetro se debe multiplicar por 5.52 para obtener el valor
de fuerza aplicada sobre la
probeta, esto es: F = 5.52*Pr.; Fuerza en Kg.-f y presión en
psi.
1.5. ACTIVIDADES A REALIZAR
1.5.1. Antes de
la práctica
1.5.1.1. Clases de fracturas en materiales metálicos
sometidos a tracción (Realice gráficas).
Las típicas
clases de fracturas en materiales metálicos son fractura
dúctil, fractura frágil, fractura por fatiga, fractura
por Creep y fractura debida al medio ambiente.
1.5.1.2. Características del diagrama
esfuerzo-deformación para materiales frágiles (Realice
la gráfica). Compare con el diagrama para materiales
dúctiles.
En materiales
frágiles, incluyendo muchos cerámicos, el esfuerzo de
cadencia, la resistencia a la tensión y
el punto de ruptura tienen un mismo valor. En muchos materiales
frágiles no se puede efectuar con facilidad el ensayo de tensión debido
a la presencia de defectos de superficie. Mientras que en los
materiales dúctiles la curva esfuerzo-deformación
generalmente pasa por un valor máximo, este esfuerzo
máximo es la resistencia del material a la tensión. La
falla ocurre a un esfuerzo menor después de que el
encuellamiento ha reducido el área de la sección
transversal que soporta la carga.
1.5.1.3. ¿Influye la velocidad de aplicación
de la carga en los ensayos? Explique.
La velocidad con que se la aplica
la carga a la probeta en el ensayo de tracción si tiene que
ver porque el material no se va a comportar de la misma manera
como se comporta cuando se le aplica una carga lenta, ósea,
que no va a tener la misma zona elástica y el esfuerzo
ultimo puede no ser el mismo que cuando se le aplica una carga
lenta.
1.5.2.
Otras
1.5.2.1. Mencione tres objetivos
específicos.
- Conocer y aprender como
utilizar los diferentes materiales y equipos que hay en el
laboratorio. - Observar el comportamiento de los
materiales al aplicársele una carga. - Reconocer el tipo de material
por medio de la grafica esfuerzo-deformación.
1.5.2.2 Registre en las tablas 1.1 y 1.2 los
datos de acuerdo con el
procedimiento.
Están
después de las actividades a realizar.
1.5.2.3. ¿Influye la temperatura en los resultados
de las pruebas de tracción?
Explique.
La temperatura si influye en este
ensayo a tracción ya que las propiedades a la tensión
dependen de la temperatura. El esfuerzo de cadencia, la
resistencia a la tensión y el módulo de elasticidad disminuyen a
temperaturas más altas, en tanto que, por lo general, la
ductilidad se incrementa.
1.5.2.4. Describa el procedimiento realizado en
el taller de la UTB. Para la obtención de las probetas a
ensayar.
El procedimiento
es el siguiente: primero tomamos las medidas de las probetas de
acero y aluminio y las anotamos en la
tabla correspondiente, mas tarde nos explicaron como funciona la
maquina y se procedió a la colocación de las probetas
en la maquina dejando dos hilos por fuera en cada lado y se le
aplica una pequeña carga asta que quedara completamente
tesa. Después procedimos a aplicarle la carga y la toma de
datos asta que se rompió la probeta, después que se
rompiera la probeta se procedió a quitarla de la maquina y a
tomarle las nuevas lecturas como el área por donde se
rompió y el nuevo largo que obtuvo después de la
ruptura y este mismo procedimiento se utilizo para la las dos
probetas
1.5.2.5. Dibuje en papel milimetrado y en una
misma gráfica, las curvas esfuerzo-deformación para
cada uno de los materiales ensayados. Analícelas y
compárelas.
1.5.2.6. Calcule la resistencia a la cedencia
de cada uno de los materiales ensayados. Analice y
compare.
Se calcula
midiendo 0.002 en el eje x. se pasa un alinea paralela al eje y
en al grafica esfuerzo-deformación y por donde corte es al
cadencia del material.
1.5.2.7. Calcule la resistencia a la
tensión de cada uno de los materiales ensayados. Analice y
compare.
La última
tensión que resistió el aluminio fue de 16288.8N y la
ultima tensión que resistió el acero fue de
54093N
1.5.2.8. Calcule la ductilidad de cada uno de
los materiales ensayados. Analice y compare.
- Aluminio:
% alargamiento =
100 * lb – l0 / l0
= 100 *17.23
– 14 / 14
% alargamiento =
23 mm
- Acero
% alargamiento =
100 * lb – l0 / l0
= 100 * 14.34
– 14 / 14
% alargamiento =
2.4285 mm
1.5.2.9. Calcule el módulo de elasticidad
a cada uno de los materiales ensayados. Analice y
compare.
- Aluminio:
P1 (0,0) P2
(2037.82, 0.0893)
m = 22.826
GPa
- Acero
P1 (0,0) P2
(10763.23, 0.0367)
m = 293.27 GPa
1.5.2.10. Compare los valores hallados para los
módulos de elasticidad con los tabulados. Halle porcentaje
de error y explique.
El porcentaje de
error nos da mucho mayor porque las condiciones en que trabajamos
no fueron las mas optimas para hacer el ensayo, no solo las
condiciones sino también la forma en que se tomaron las
medidas que fueron redondeadas y también en los
cálculos que se redondeaban sin tener en cuenta los
decimales y al comernos los decimales en cada calculo el
porcentaje de error se va haciendo cada ves mayor.
1.5.2.11. ¿Qué clase de fractura presentaron
los materiales ensayados?
Se presento una
fractura simple en ambos materiales donde el material se
dividió en dos partes como respuesta a una tensión que
puede ser estática, constante o puede
ir variando lentamente con el tiempo.
Nota: Los
valores de las propiedades a
determinar se deben calcular para cada una de las probetas
ensayadas y luego obtener el promedio de acuerdo a la cantidad de
probetas.
Tabla 1.1.
Medidas de las probetas
MATERIAL | L | d | LR (mm) | LO (mm) | dO (mm) | df (mm) | Lf (mm) | AREA (mm2) |
ALUMINIO | 14 | 1.9 | 4.1 | 5.6 | 1.3 | 0.66 | 11.22 | 1.3273 |
ACERO | 14 | 1.85 | 2.94 | 8.16 | 0.8 | 0.72 | 14.34 | 0.5026 |
Tabla 1.2
Material
ALUMINIO ACERO
d 10-2 mm | P psi | P N | s N/mm2 | e | d 10-2 mm | P psi | P N | s N/mm2 | e | |
0 | 0 | 0 | 0 | 0.0178 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
10 | 0 | 0 | 0 | 0.0357 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0.0122 | |
20 | 0 | 0 | 0 | 0.0535 | 20 | 20 | 1081.92 | 2152.65 | 0.0245 | |
30 | 0 | 0 | 0 | 0.0714 | 30 | 100 | 5409.6 | 10763.23 | 0.0367 | |
40 | 10 | 540.96 | 407.56 | 0.0892 | 40 | 200 | 10819.2 | 21526.46 | 0.0490 | |
50 | 50 | 2704.8 | 2037.82 | 0.1071 | 50 | 250 | 13524 | 26908.1 | 0.0612 | |
60 | 100 | 5409.6 | 4075.64 | 0.125 | 60 | 300 | 16228.8 | 32289.7 | 0.0735 | |
70 | 250 | 8114.4 | 6113.46 | 0.1428 | 70 | 350 | 18933.6 | 37671.30 | 0.0857 | |
80 | 275 | 14876.4 | 11208.02 | 0.1607 | 80 | 400 | 21638.4 | 43052.92 | 0.0980 | |
90 | 300 | 16228.8 | 12226.92 | 0.1785 | 90 | 550 | 29752.8 | 59197.8 | 0.1102 | |
100 | 325 | 17581.2 | 13245.83 | 0.2142 | 100 | 700 | 37867.2 | 75342.62 | 0.1125 | |
120 | 350 | 18933.6 | 14264.74 | 0.25 | 120 | 850 | 45981.6 | 91487.46 | 0.1470 | |
140 | 360 | 19474.56 | 14672.31 | 0.2857 | 140 | 950 | 51391.2 | 102250.7 | 0.1716 | |
160 | 370 | 20015.52 | 15079.88 | 0.3214 | 160 | 1000 | 54096 | 107632.31 | 0.1960 | |
180 | 400 | 21638.4 | 16032.57 | 0.3561 | 180 | 1050 | 56800.8 | 113013.93 | 0.2205 | |
200 | 400 | 21638.4 | 16032.57 | 0.3928 | 200 | 1100 | 59505.6 | 118395.54 | 0.2450 | |
220 | 425 | 22990.8 | 17321.48 | 0.4285 | 220 | 1150 | 62210.4 | 123777.2 | 0.2696 | |
240 | 450 | 24343.2 | 18340.39 | 0.4642 | 240 | 1150 | 62210.4 | 123777.2 | 0.2941 | |
260 | 450 | 24343.2 | 18340.39 | 0.5 | 260 | 1150 | 62210.4 | 123777.2 | 0.3186 | |
280 | 450 | 24343.2 | 18340.39 | 0.5357 | 280 | 1100 | 62210.4 | 123777.2 | 0.3431 | |
300 | 460 | 24884.16 | 18747.95 | 0.625 | 300 | 1050 | 59505.6 | 118395.54 | 0.3676 | |
350 | 460 | 24884.16 | 18747.95 | 0.71452 | 350 | 1000 | 54096 | 107632.31 | 0.4289 | |
400 | 460 | 24884.16 | 18747.95 | 0.8035 | 400 | |||||
450 | 470 | 25425.12 | 19155.52 | 0.8928 | 450 | |||||
500 | 470 | 25425.12 | 19155.52 | 0.9821 | 500 | |||||
550 | 470 | 25425.12 | 19155.52 | 1.0714 | 550 | |||||
600 | 470 | 25425.12 | 19155.52 | 1.1607 | 600 | |||||
650 | 450 | 24343.2 | 18340.39 | 1.025 | 650 | |||||
700 | 450 | 24343.2 | 18340.39 | 1.3392 | 700 | |||||
750 | 450 | 24343.2 | 18340.39 | 1.4285 | 750 | |||||
800 | 450 | 24343.2 | 18340.39 | 1.5178 | 800 | |||||
850 | 450 | 24343.2 | 18340.39 | 1.6071 | 850 | |||||
900 | 300 | 16228.8 | 12226.92 | 1.725 | 900 |
Los tipos de
cálculos que se manejaron fueron los
siguientes:El cálculo para las
áreas de las probetas del acero y la de
aluminioOtro tipo de calculo fue el
de pasar los datos de P que teníamos en psi pasarlos a
N y para eso tenemos que multiplicar por 5.52 esta formula
vale tanto para le acero como para el aluminioEjemplo para el aluminio
Otro calculo que se realizo
fue para el esfuerzo; la formula es valida para los dos
materialesEl A es la sección transversal
del materialEjemplo con un valor de
P=2208N para el aluminioOtro tipo de cálculo es
de deformación unitaria; la formula es valida para los
dos materialesDonde Lo es igual a la
longitud calibrada que esta entre las marcas de
calibraciónEjemplo con un valor de
δ=30*10-2mm para el
aluminioOtro cálculo es el que
se hizo para hallar el modulo de elasticidad
CÁLCULOS TIPO.Con la
realización del ensayo de tracción nos dimos
cuenta del comportamiento de ciertos materiales como el
acero y el aluminio, cuando estos son sometidos a una
tensión. Por otra parte concluimos que el aluminio es
más frágil que el acero. Y por ultimo los
materiales no se rompieron por la mitad debido a la
estructura del
material.CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES.BIBLIOGRAFÍA
- Mecánica de materiales: 3
edición - Resistencia de materiales
aplicada 3 edición
PRESENTADO POR:
Julio Mendoza
Arnold Suarez
Jaime Redondo
Manuel Maturana
Alberto Tapia
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE
BOLÍVAR
CARTAGENA D.T. Y C.
Colombia
2006
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