UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y

MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

MODALIDAD PRESENCIAL

FORMATO

GUÍA PRÁCTICA DE LABORATORIO

ENSAYO DE TRACCION EN ACERO

PRACTICA N° 01

CUARTO SEMESTRE

PERIODO ACADÉMICO

ABRIL –SEPTIEMBRE 2015

0

1. IDENTIFICACIÓN

ÁREA ACADÉMICAASIGNATURA Sistemas MecanicaUNIDAD TEMÁTICA SyllabusTÍTULO/ NOMBRE DE LA PRÁCTICA

“Ensayo de tracción del acero”

HORAS POR SEMANA: 4 PRÁCTICA: N° 01FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 26 de mayo de 2015HORARIO DE LA PRÁCTICA: 11:00 a 13:00 horas

NOMBRE DE LOS INTEGRANTES

Chipantiza AlexErazo Henry

Pomaquero GustavoSolis Johanna

NOMBRE DEL AYUDANTE/PROFESOR

Ing. Juan Paredes

2. ÍNDICE

1. IDENTIFICACIÓN...................................................................................................................1

2. ÍNDICE..................................................................................................................................1

3. MARCO TEÓRICO..................................................................................................................2

3.1 Acero Estructural..........................................................................................................2

3.2 Ensayo a Tracción.........................................................................................................2

Probeta Standard.....................................................................................................................3

4. OBJETIVOS............................................................................................................................4

4.1 General.........................................................................................................................4

4.2 Específicos....................................................................................................................4

5. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR (Investigar).......................................................................4

6. PROCEDIMIENTO O DESARROLLO (FOTOGRAFÍAS)..............................................................4

7. DISCUSIÓN, OBSERVACIONES E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS...................................9

7.1 Resultados:...................................................................................................................9

7.2 Discusión:...................................................................................................................14

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.............................................................................14

8.1 Conclusiones...............................................................................................................14

8.2 Recomendaciones......................................................................................................14

1

9. BIBLIOGRAFÍA (Normas APA 6)...........................................................................................15

10. ANEXOS..........................................................................................................................15

3. MARCO TEÓRICO

3.1 Acero Estructural

Acero ASTM A36.Es un acero estructural al carbono, utilizado en construcción de estructuras metálicas, puentes, torres de energía, torres para comunicación y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas, herrajes eléctricos y señalización.

Carbono (C) 0,26% máxManganeso (Mn) No hay requisitoFósforo (P) 0,04% máxAzufre (S) 0,05% máxSilicio (Si) 0,40% máx* Cobre (Cu) 0,20% mínimo

Tabla1: Composición química (Autores, 2015)

Propiedades Mecánicas

Límite de fluencia mínimo Resistencia a la TracciónMpa Psi Psi Mpa

Min Máx Min Máx250 36000 58000 80000 400 550

Tabla 2: Composición química (Autores, 2015)

3.2 Ensayo a Tracción

Es el ensayo que consiste en aplicar a la probeta, en dirección axial, un esfuerzo de tracción creciente y que es generalmente hasta la rotura, con el fin de determinar varias propiedades mecánicas.

En la mayoría de las ocasiones, los materiales metálicos se emplean con fines estructurales. Es decir, los componentes fabricados con metales deben responder de forma adecuada a determinadas situaciones mecánicas. La expresión de responder de forma adecuada puede entenderse en muy diferentes sentidos. Así, en muchos casos, significa no fallar en servicio, pero en otros como, por ejemplo, un fusible mecánico, puede significar lo contrario.

2

En múltiples aplicaciones el factor que limita la vida útil de un componente no es su fractura, si no que puede ser cierto grado de desgaste o el desarrollo de una grieta de cierto tamaño. El abanico de posibilidades se abre aun mas cuando se considera la naturaleza de las solicitaciones mecánicas que deben de ser soportadas. Éstas pueden ser constantes en el tiempo o variables, en este último caso, la velocidad de variación puede ser reducida o elevada, pueden actuar de forma localizada o distribuida en el material. Y, en este último caso, la distribución de esfuerzos puede ser uniforme o no.

El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada, con una longitud inicial Lo, que se ha amarrado entre las mordazas de una máquina, según el esquema que se muestra a continuación. Una de las mordazas de la máquina esta unida al cabezal móvil y se desplaza respecto a la otra con velocidad constante durante la realización del ensayo. Las máquinas de ensayo disponen de sistemas de medida, células de carga y extensómetros, que permiten registrar la fuerza aplicada y la deformación producida mientras las mordazas se están separando.

Probeta Standard

Las dimensiones de una probeta standard, con tolerancias permisibles se muestran en la

Figura 1, que se utilizará en el ensayo de acero laminado al calor.

FIGURA 1 – Dimensiones (mm)

3

4. OBJETIVOS

4.1 General

Determinar el diagrama esfuerzo deformación realizando el ensayo a tracción

del acero de bajo contenido de carbono y/o laminado en caliente.

4.2 Específicos

Realizar la prueba de tracción y comprender el significado de los resultados

obtenidos.

Elaborar la curva esfuerzo _ deformación determinando los puntos

característicos.

Determinar las propiedades mecánicas más importantes del material ensayado.

5. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR (Investigar)

Máquina universal (200 ton).

Extensómetro (25x10-4 mm).

Extensómetro de alambre.

Punzón de centros.

Calibrador (pie de rey).

Probetas de acero laminado al calor.

Equipos de protección (Casco , tapones , mandil)

6. PROCEDIMIENTO O DESARROLLO (FOTOGRAFÍAS)

1. Determinar las dimensiones de la sección transversal de la probeta con el calibrador.

4

Gráfico 1: Probeta Pre ensayo (Autores, 2015)

2. Trazar una línea a lo largo de la barra y en un costado de la misma y con el punzón de centros, marcar un tramo de calibración de 8 pulgadas. Dentro del tramo de calibración máquese a cada pulgada.

Gráfico 2: Tramo de calibración de la probeta (Autores, 2015)

3. Sujetar correctamente la probeta en la máquina utilizando los accesorios respectivos.

5

Gráfico 3: Ajuste de la probeta en la máquina (Autores, 2015)

4. Encerar la máquina universal y el dial del extensómetro.

Gráfico 4: Ajuste en la máquina (Autores, 2015)

6

5. Fijar intervalos de carga para obtener alrededor de 15 lecturas bajo el límite proporcional que puede ser de 500 en 500 hasta el límite proporcional y luego fijar intervalos de deformación.

Gráfico 5: Intervalos de limite proporcional (Autores, 2015)

6. Aplicar las carga a baja velocidad y realizar lecturas simultáneas de carga y deformación.

Gráfico 6: Apreciación valor de carga (Autores, 2015)

7. Registrar la carga máxima y de rotura.

7

Gráfico 7: Carga Máxima de Ruptura (Autores, 2015)

8. Retirar la probeta de la máquina y medir la sección fracturada.

Gráfico 8: Retiración probeta Post ruptura (Autores, 2015)

9. Ajustar las partes quebradas y medir el tramo de calibración y los intervalos entre las marcas de punzón intermedias.

8

Gráfico 9: Medición de la probeta después de la ruptura (Autores, 2015)

10. Trazar un diagrama de esfuerzo y deformación en el cual se determinará las principales propiedades mecánicas.

0 0

0.248649

0.810811

1.264865

1.556757

4.032432

8.378378

11.135136

12.378378

12.983783

13.243243

13.502702

13.664864

14.421622

15.978378

18.086485

20.518919

24.6810820

50100150200250300350400450

DIAGRAMA ESFUERZO - DEFORMACIÓN

DEFORMACIÓN UNITARIA = /𝜀 𝛿 𝐿

eSFU

ERZO

=

/

𝜎𝑃𝐴

Gráfico 10: Diagrama Esfuerzo - Deformación (Autores, 2015)

7. DISCUSIÓN, OBSERVACIONES E INTERPRETACIÓN DE

RESULTADOS

7.1 Resultados:

9

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

ENSAYO DE TRACCIÓN EN ACERODatos Informativos:Tipo de estudio: De laboratorio Ensayo Nº: 01Identificación del componente de estudio:Solicitado por: UTA – FICM Fecha:Centro de Estudio y Análisis: Laboratorio de Materiales - FICMRealizado por: Supervisado por: Ing. Juan Paredes

PARÁMETROS AMBIENTALES DEL LUGAR DURANTE EL ENSAYO

Lugar: Sector Huachi Chico / Campus Universitario - UTA Temperatura Ambiente: 21.5ºC Radiación:Velocidad del aire circundante: 0.1 m/s Otros:

PARÁMETROS:Acondicionamiento de la superficie: Pulido MecánicoCarga (N) Varios IdentadorTiempo de carga(seg) 102,080002

RESULTADO:

DIAGRAMA DEL PROCESO

Norma: ASTM E8 Tabla Nº:  03Ensayo de: Tracción en acero Fecha:  27 de Mayo del 2015

Material:Acero laminado al calor Área: 213.9 mm2

Dimensiones:

a = 36,7 mm , t = 6,1 mm Longitud med: 225 mm

 

Carga P (KN)

Deformación Δ 25 * 10^-4 (mm)

Esfuerzo Unitario τ=P/A (N/mm²)

Deformación Específica Ɛ=Δ/Lm *10^-4 (adimensional)

0,3343 0 1,493277 0

-0,20058 0 0 0

8,29064 0,12 37,033276 0,064865

17,049299 0,46 76,157143 0,248649

10

26,14226 1,38 116,774292 0,745946

34,967777 2,1 156,196808 1,135135

44,86306 2,34 200,397812 1,264865

54,156597 2,66 241,910919 1,437838

62,179798 3,44 277,749573 1,859459

67,127441 7,459999 299,850128 4,032432

78,827934 13,04 352,114807 7,048649

84,577896 17,459999 377,799164 9,437838

87,586594 20,6 391,238647 11,135136

88,790077 22,34 396,614471 12,075676

89,258095 23,339998 398,705048 12,616216

89,5924 24,019999 400,198334 12,983783

88,5895 24,4 395,718506 13,189189

89,458679 24,619999 399,601013 13,308108

89,85984 24,98 401,392975 13,502702

89,72612 25,139999 400,795624 13,589189

90,595299 25,640001 404,678162 13,85946

11

91,263901 26,680002 407,664703 14,421622

92,13308 28,32 411,547241 15,308107

93,069115 30,920002 415,728424 16,713514

93,737717 33,459999 418,714966 18,086485

93,871437 34,639999 419,312286 18,724323

93,938293 36,02 419,610931 19,47027

93,737717 37,959999 418,714966 20,518919

93,002258 39,759998 415,429749 21,491892

89,5924 42,48 400,198334 22,962162

74,415176 45,660004 332,403534 24,681082

63,583858 45,719997 284,021362 24,713512

52,618816 45,82 235,04184 24,767567

Llenándose las siguientes Fichas:

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

ENSAYO DE TRACCIÓN EN ACERODatos Informativos:Tipo de estudio: De laboratorio Ensayo Nº: 01Identificación del componente de estudio:

Solicitado por: UTA – FICM Fecha: 27 de Mayo del 2015

12

Centro de Estudio y Análisis: Laboratorio de Materiales – FICMRealizado por: Grupo 3 Supervisado por: Ing. Juan Paredes

PARÁMETROS AMBIENTALES DEL LUGAR DURANTE EL ENSAYO

Lugar: Sector Huachi Chico / Campus Universitario - UTA Temperatura Ambiente: 21.5ºC Radiación:Velocidad del aire circundante: 0.1 m/s Otros:

PARÁMETROS:Acondicionamiento de la superficie: Pulido MecánicoCarga (N) 52,618816 Identador

Tiempo de carga(seg) 134,199997

RESULTADO:

FOTOGRAFÍA DEL PROCESO

0 0

0.248649

0.810811

1.264865

1.556757

4.032432

8.378378

11.135136

12.378378

12.983783

13.243243

13.502702

13.664864

14.421622

15.978378

18.086485

20.518919

24.6810820

50100150200250300350400450

DIAGRAMA ESFUERZO - DEFORMACIÓN

DEFORMACIÓN UNITARIA = /𝜀 𝛿 𝐿

eSFU

ERZO

=

/

𝜎𝑃𝐴

Gráfica 1. Esfuerzo-Deformación (Autores)

13

7.2 Discusión:

1. En el ensayo se obtuvieron diferentes reacciones entre la probeta y el ensayo de

tracción, aunque las dimensiones de la probeta para todos los grupos tenía que

ser la misma y se ejercieron similares esfuerzos para cada ensayo, la fractura

varia significativamente

2. La fractura de la probeta fue transversal, la cual se observa como un corte de

deformación.

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

8.1 Conclusiones

14

- Se realizó el ensayo de tracción en la máquina Universal que se encuentra en el

laboratorio de la Facultad de Ingeniería Civil Y Mecánica con una probeta bajo

la norma ASTM E-8 y con la se determinó la longitud final después de la

ruptura.

- A través de los datos obtenidos en el ensayo de tracción se realizó grafica de la

curva esfuerzo _ deformación determinando sus puntos característicos.

- El comportamiento de cada materia se debe a sus propiedades mecánicas,

aquellas propiedades hacen que actúen de manera diferente cuando se les somete

a diferentes tipos de ensayos.

- Se analizó de la curva esfuerzo-deformación con la cual vimos las propiedades

mecánicas que tiene el material, con esto también se puede dar la elección aun

material más adecuado que cumpla las necesidades y aplicaciones requeridas.

8.2 Recomendaciones

- Se debe tener en cuenta las medidas de seguridad que son necesarias para este

tipo de prácticas, las cuales protegen al individuo en caso de algún percance.

- También se deber tener en cuenta que con mas practicas podremos aprender

más y conocer más materiales que estén sometidos a este ensayo.

- Tener dos o más instrumentos de medición ya que serían útiles al momento de la

práctica y también reducirían el tiempo de esta.

- Cada estudiante debe tener en cuenta las definiciones del grafico esfuerzo –

deformación para su mayor entendimiento durante la práctica.

.

9. BIBLIOGRAFÍA (Normas APA 6)

- ASKELAND, D (2004), “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”, Thompson Editores. México- http://allstudies.com/acero-estructural.html

15

10. ANEXOS

o Fotografías

Gráfico 11: Probeta colocada para realizar el ensayo de Tracción (Autores, 2015)

Gráfico 12: Grafico Esfuerzo – Deformación (Autores, 2015)

16

Gráfico 13: Medición después de la ruptura (Autores, 2015)

17