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informe de tecnología muy sencillode realizar
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Integrantes
Apellidos y Nombres Nota
Mamani Contreras, Antony Henry
Mamani Mamani Luz Valeria
Phocco Tapara, Edith
Vizcarra Guerreros, Juan
Valderrama Minaya, Michael
Umiyauri, Mery Yem
Profesor: Carlos Valdez Salazar
Programa profesional: PFR - TECSUP Grupo: A
Fecha de entrega: 02 09 15 Mesa de trabajo: 1
CURSO: TECNOLOGÍA DE MATERIALES AVANZADO
CODIGO: M36215
LABORATORIO: 02
TEMA: “ENSAYO DE TRACCIÓN”
ENSAYOS DE TRACCION
I. INTRODUCCIÓN
En esta experiencia se realizó un ensayo de tracción, en esta operación se somete a una probeta a una carga que aumenta de forma gradual hasta que se llega al punto de ruptura de la probeta, pasando por 4 zonas distintos, tales comportamientos se notaran en los gráficos de Esfuerzo vs Deformación, estos zonas corresponden a: Deformación elástica: Durante esta el material sigue la Ley de Hooke, comportándose lineal al esfuerzo aplicado, si se deja de aplicar fuerza en este punto el material volverá a su estado original. Fluencia: Tras alcanzado el Limite de fluencia del material este se deforma bruscamente sin un aumento considerable de la carga aplicada, este cambio brusco se debe a las impurezas presentes en el metal. Deformación plástica: En esta las deformaciones ya no siguen la Ley de Hooke, pero, si se deja de aplicar fuerza en un punto de esta zona, el material volverá a un tamaño siguiendo una recta imaginaria desde este punto, con pendiente igual al Módulo de Young Estricción: Esto solo ocurre en materiales suficientemente dúctiles, en esta etapa las deformaciones en la probeta empiezan a concentrarse en una parte de la misma, la cual ve reducida su sección transversal, esto seguirá hasta que finalmente ocurra la ruptura del material.
1.- Ensayo de impactoFuente: Internet
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SEMESTRE III
GRUPO A
TEMA: “ENSAYO DE TRACCIÓN”FECHA DE ENTREGA 02/09/2015SEDE AREQUIPA
II. OBJETIVOS: Realizar probetas normalizadas para ensayos de tracción. Realizar e interpretar valores obtenidos en los ensayos de tracción. Determinar la resistencia de fluencia de los materiales por medio del ensayo de tracción. Conocer las partes que componen la máquina de tracción.
III. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD
IMPLEMENTO DE SEGURIDAD
SITUACIONES DE RIESGO DESCRIPCION
Partículas que se introducen al glóbulo ocular y que pueden producir daños a largo plazo.
Utilizar los lentes de seguridad.
Caída de objetos pesados y punzocortantes.
Utilizar zapatos de seguridad.
Heridas punzocortantes. Utilizar el mameluco en cada taller para un trabajo totalmente seguro.
Heridas punzocortantes o quemaduras.
Utilizar permanentemente los guantes de seguridad al realizar
desplazamientos de herramientas punzocortantes.
EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL (EPP)
EQUIPOS A UTILIZAR EN EL LABORATORIO
LENTES X
CASCOS X
ZAPATOS PUNTA DE ACERO X
ROPA DE PROTECCIÓN PERSONAL X
GUANTES X
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SEMESTRE III
GRUPO A
TEMA: “ENSAYO DE TRACCIÓN”FECHA DE ENTREGA 02/09/2015SEDE AREQUIPA
IV. ANÁLISIS DE TRABAJO SEGURO
PASOS BÁSICOS DEL TRABAJO A REALIZAR
RIESGO PRESENTE EN CADA CASO
CONTROL DE RIESGO
Verificación de las condiciones iniciales a las que se encuentran las
máquinas. Caída de objetos y golpes en los pies.
Tener cuidado y tener puestos los equipos de seguridad adecuados.
Traslado de todas las herramientas a utilizar.
Tropiezo, golpes o cortes con puntas filosas.
Trasladar todas las herramientas de forma cautelosa.
Aserrado y limado de diferentes elementos.
Cortes en las manos, golpes y caídas de herramientas.
Tener puesto el equipo de protección personal y realizar el
trabajo con cautela.
Uso de la máquina Taladro.
Cortes en las manos, golpes y caídas de herramientas.
Contar con el equipo de protección personal y realizar este trabajo con
cautela.
Uso de la máquina Torno.
Cortes en las manos, golpes y caídas de herramientas.
Realizar este proceso según las indicaciones dadas por el profesor.
Devolución de todas las herramientas utilizadas.
Tropiezos, golpes o cortes con bordes filosos.
Trasladar todas las herramientas donde corresponden.
Orden y limpieza del área de trabajo.
Dejar condiciones inseguras para posteriores sesiones.
Realizar la inspección adecuada de cada espacio del Taller.
V. MATERIALES Y EQUIPO:
EQUIPO/ HERRAMIENTAS:
Máquina de Ensayo de Tracción Zwick Roell ( rango de aplicación de 0 a 50 KN)
MATERIALES Y/O PROBETAS
Probetas de:
aluminio. cobre.
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TEMA: “ENSAYO DE TRACCIÓN”FECHA DE ENTREGA 02/09/2015SEDE AREQUIPA
bronce. acero SAE 1020.VI. FUNDAMENTO TEÓRICO
ENSAYO DE TRACCIÓN
El ensayo de tracción es una de las técnicas más sencillas y más utilizada en la caracterización de aceros. A partir de la curva fuerza desplazamiento se puede obtener la cuerva tensión - deformación hasta el instante de carga máxima. Sin embargo a partir de ese momento, son varias las incógnitas que siguen insistiendo y aspectos como la aparición del cuello de estricción o la deformación de rotura siguen siendo discutidos
A menudo la dificultad para determinar el comportamiento del material a partir del instante de carga máxima hace que se desestime este último tramo de la curva tensión- deformación cuando, contiene información especialmente sobre la energía máxima que el material es capaz de absorber, parámetro fundamental en caso de rotura accidental o intencionada. Conocer las causas que determinan la deformación última de rotura resulta fundamental para mejorar la seguridad estructural.
Uno de los ensayos mecánicos tensión - deformación más común es el realizado a tracción. El ensayo de tracción puede ser utilizado para determinar varias propiedades de los materiales. Normalmente se deforma una probeta hasta rotura, con una carga de tracción que aumenta gradualmente y que es aplicada uní-axialmente a lo largo del eje de la probeta.
Los ensayos de tracción se realizan en materiales metálicos y no metálicos, donde existen diferentes normas para preparar probetas y realizar el ensayo de tracción, la normalización mayormente utilizada es la dada por la ASTM.
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CURVA ESFUERZO - DEFORMACIÓN
Resistencia a la fluencia:
σ yp=F yp
A0
Resistencia a la tracción:
σ ult=Fmax
A0
Unidades: Kg/mm2 o Mpa o Kpsi
Considerando una probeta cilíndrica
A0=π D0
2
4
Estos parámetros se expresan como porcentaje de reducción de área %RA y porcentaje de
alargamiento entre marcas % ∆L:
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% R A=A0−A t
A0
∗100 % Δ L=Lf −L0
L0
∗100
La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura.
La figura muestra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luego de la ruptura.
Para expresar la resistencia en términos independientes del tamaño de la probeta, se dividen las cargas por la sección transversal inicial Ao , obteniéndose:
Considerando una probeta cilíndrica
A0=π D0
2
4
La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias.
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Analizando las probetas después de rotas, es posible medir dos parámetros: El alargamiento final Lf (Figura 5) y el diámetro final Df , que nos dará el área final Af .
Estos parámetros se expresan como porcentaje de reducción de área %RA y porcentaje de alargamiento entre marcas % ∆L:Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen la ductilidad del material, que es la capacidad para fluir, es decir, la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse. La fragilidad se define como la negación de la ductilidad. Un material poco dúctil es frágil. La Figura 6 permite visualizar estos dos conceptos gráficamente
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VII. EXPERIMENTACIÓN
ENSAYO DE TRACCIÓN
Durante el trabajo ningún componente y/o equipo debe sufrir daño alguno, porque está trabajando con partes de máquinas y mecanismos que deben funcionar correctamente una vez terminada la actividad.
IMPORTANTE: Mantenga limpio y en correcto orden el puesto de trabajo.
N° Tarea parcial Equipo/ Observaciones Datos de trabajo
1 Revise los datos del equipo con ayuda del manual de operación.
Equipo de Tracción. Anote los datos solicitados del
manual de operación.
Datos del equipo:Nombre: Maquina de ensayo de tracción.Velocidad máxima (v): m/sNorma del Ensayo: ASTM
2 Anote los datos solicitados para cada probeta
Consulta información de la norma ASTM para ensayos de tracción.
Vernier
Dimensiones de la probeta según norma.
Datos de las probetas:Material 1: AceroMaterial 2: BronceMaterial 3: CobreMaterial 4: AluminioDimensiones de las probetas según norma.L1: 140mmL2: 40mmD1:9.8mmD2: 8mm
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N° Tarea parcial Equipo/ Observaciones Datos de trabajo
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N°
5 Probeta N° 1: BRONCEa) Antes del ensayo
Lo: 40 mmDo: 8 mm
b) Después del ensayo.Lf: 40.5 mmDf: 7.5 mm∆L: 5mm
Probeta N°2: COBREa). Antes del ensayo
Lo: 40 mmDo: 8 mm
b). Después del ensayo.Lf: 56 mmDf: 3.25 mm∆L: 16mm
Probeta N°3: ACERO SAE 1020a). Antes del ensayo
Lo: 40 mmDo: 8 mm
b). Después del ensayo.Lf: 55 mmDf: 4 mm∆L: 15mm
Probeta N°4: ALUMINIOa). Antes del ensayo
Lo: 40 mmDo: 8 mm
b). Después del ensayo.Lf: 48 mmDf: 4.5 mm∆L: 8mm
Observaciones:
La diferencia de estricción se debe a que el material puede ser dúctil o frágil.
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N°
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esfuerzofuerza aplicadaárea inicialdeformaciónlongitud finallongitud inicialMódulo de elasticidadEstricciónÁrea inicialÁrea final
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N° Datos de trabajo
7 Resultados del ensayo
Material N°1: Cobre
F1= 10900 N
F2= 5260 N
F3= 13200 N
Ao= 50.26 mm2
Af= 8.29 mm2
a). Esfuerzo de tracción
σ u=1320050.26
=262.63 N /mm2
b). Esfuerzo a la rotura.
σ f=526050.26
=104.66 N /mm2
c). Limite elástico
σlim ¿=10900
50.26=216.87 N /mm2¿
Resultados del ensayod). Deformación elástica
ϵ elástica=56−40
40x100=40 %
e). Deformación total
ϵ total=47.12−40
40=17.8 %
f). Deformación real
ϵ real=ln47.12
40=16.38 %
g). Módulo de elasticidad
E=216.870.40
=542.175N
mm2
h).Estricción a la rotura
θ=50.26−8.2950.26
=83.5 %
Grafica Fuerza vs Deformación ( COBRE)
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N° Datos de trabajo
7 Resultados del ensayo
Material N°2: Aluminio
F1= 1090 N
F2= 5260 N
F3= 8900 N
Ao= 50.26 mm2
Af= 15.90 mm2
a). Esfuerzo de tracción
σ u=890050.26
=177.07 N /mm2
b). Esfuerzo a la rotura.
σ f=526050.26
=104.66 N /mm2
c). Limite elástico
σlim ¿=10900
50.26=216.87 N /mm2¿
Resultados del ensayod). Deformación elástica
ϵ elástica=48−40
40x100=20 %
e). Deformación total
ϵ total=45.72 .−40
40=14.3%
f). Deformación real
ϵ real=ln45.72
40=13.36 %
g). Módulo de elasticidad
E=216.870.20
=1084.35N
mm2
h).Estricción a la rotura
θ=50.26−15.9050.26
=68.36 %
Grafica Fuerza vs Deformación ( ALUMINIO)
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N° Datos de trabajo
7 Resultados del ensayo
Material N°3: Acero SAE 1020
F1= 17000 N
F2= 14100 N
F3= 22900 N
Ao= 50.26 mm2
Af= 12.56 mm2
a). Esfuerzo de tracción
σ u=2290050.26
=455.63 N /mm2
b). Esfuerzo a la rotura.
σ f=1410050.26
=280.54 N /mm2
c). Limite elástico
σlim ¿=17000
50.26=338.24 N /mm2¿
Resultados del ensayod). Deformación elástica
ϵ elástica=55−40
40x100=37.5 %
e). Deformación total
ϵ total=48.04−40
40=20.1 %
f). Deformación real
ϵ real=ln48.04
40=18.31%
g). Módulo de elasticidad
E=338.240.375
=901.97N
mm2
h).Estricción a la rotura
θ=50.26−12.5650.26
=75 %
Grafica Fuerza vs Deformación ( ACERO SAE 1020)
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N° Datos de trabajo
7 Resultados del ensayo
Material N°4: bronce
F1= 18000N
F2= 20400N
F3= 20300N
Ao= 50.26 mm2
Af= 44.178 mm2
a). Esfuerzo de tracción
σ u=2030050.26
=403.899 N /mm2
b). Esfuerzo a la rotura.
σ f=2040050.26
=405 . 88 N /mm2
c). Limite elástico
σlim ¿=18000
50.26=35 8.137 N /mm2¿
Resultados del ensayod). Deformación elástica
ϵ elástica=40−40.5
40x100=1.25 %
e). Deformación total
ϵ total=43.6−40
40=9 %
f). Deformación real
ϵ real=ln43.640
=6.52 %
g). Módulo de elasticidad
E=358.1370.375
=955.032N
mm2
h).Estricción a la rotura
θ=50.26−44.17850.26
=12.10 %
Grafica Fuerza vs Deformación ( BRONCE)
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N°
Tarea parcial Equipo/ Observaciones Datos de trabajo
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Tipos de fracturas presentes
Material 1: bronce
a) Tipo de fractura:
Fractura dúctil
b) Dibuje la fractura:
Material 2: aluminio
a) Tipo de fractura:
Fractura tipo estrella
b) Dibuje la fractura:
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Tipos de fracturas presentes
Material 3:cobre
a) Tipo de fractura:
Fractura tipo copa y taza
b) Dibuje la fractura:
Material 4: acero 1020
a) Tipo de fractura:
Fractura copa y taza
b) Dibuje la fractura:
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VIII. CUESTIONARIO
a) ¿Cuándo se dice que un material está sometido a un esfuerzo de tracción?
Cuando se encuentra bajo tensión, soportando cargas o siendo modificada por alguna otra fuerza externa.
b) ¿Qué es la fluencia?
La fluencia o cadencia es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir de la cual sólo se recuperará la parte de su deformación correspondiente a la deformación elástica, quedando una deformación irreversible. Este fenómeno se sitúa justo encima del límite elástico, y se produce un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada. Mediante el ensayo de tracción se mide esta deformación característica que no todos los materiales experimentan.
c) ¿Cómo se determina la fluencia en un material dúctil?
El límite de fluencia está determinado por la siguiente ecuación:
σf = FAo
Un material es más dúctil cuanto más extendido es su diagrama de esfuerzo y deformación.
d) ¿Cómo se determina la fluencia en un material duro?
El límite de fluencia para los materiales duros como es el caso de los aceros, que a medida que va aumentando el contenido de carbono crece la resistencia; al mismo tiempo disminuye la deformación. Se dice entonces que el producto va siendo menos dúctil y que va ganando en fragilidad.
e) ¿Qué aspecto presenta la fractura en un material dúctil?
De tipo taza y copa en el caso de los aceros y en el cobre una fractura tipo estrella, estos son dos de los tipos de fracturas que indican la ductilidad de una material.
f) Si en un determinado valor de fuerza P se detiene el ensayo de tracción y se quita las fuerzas que lo tensionan: ¿Cómo se determina la longitud final de la probeta?
Una de las formas de llegar a la longitud final es usando la curva real de esfuerzo - deformación y analizarla mediante logaritmos.
Cuando suspendemos por un momento el ensayo y luego continuamos ocurre que surgen tensiones residuales que provocan que la probeta se rompa antes de lo previsto.
g) ¿Por qué en el ensayo de tracción se rompe una probeta con una carga inferior a la máxima soportada, según el diagrama Esfuerzo – Deformación?
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Debido a tensiones residuales interiores. Gran parte de la redistribución de las tensiones que surgen por efecto de la híper - estaticidad, de que no siempre se tiene en cálculos, se verifica a expensas de las deformaciones plásticas. De esa capacidad de deformación o adaptación plástica depende de que no se produzca roturas indeseables en ciertas zonas de las estructuras.
h) ¿Qué indica el hecho de que un material tenga un porcentaje de estricción alto?
El porcentaje de estricción indica la ductilidad del material, es decir mientras mayor sea su porcentaje de estricción mayor será su ductilidad.
i) ¿Se puede realizar el ensayo en un componente de madera? Indique por qué.
Si se puede realizar el ensayo debido a que la madera tiene características muy convenientes como material estructural, además de su buena resistencia, su ligereza y su carácter de material natural renovable.
En la imagen siguiente identificar las curvas halladas.
LAS CURVAS DE CADA MATERIAL, SE ESPECIFICAN EN LA GRAFICA, COMO ES QUE REALIZA SU COMPORTAMIENTO FRENTE AL ENSAYO DE TRACCION.
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IX. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:
El ensayo de tracción consiste en someter a una pieza que tiene medidas ya establecidas a la acción de fuerzas en sentido contrario produciendo el alargamiento , en este se puede ver que los materiales presentan en su curva diferentes etapas, como límite de elasticidad, carga máxima, el límite de tracción y así sucesivamente hasta llegar a la ruptura.
En las gráficas de carga y deformación se observa el Límite de elasticidad donde la tensión aplicada es excesiva y a partir de la cual las deformaciones dejan de ser reversibles, la probeta no recuperará su forma, la carga máxima se mira el máximo valor de la tensión, el límite de fluencia que es el valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la fluencia, del mismo modo la estricción que es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.
Si en la curva se observa que es alta se puede determinar que es una material más frágil que uno que tenga una curva que sea más baja esta vendría a ser más dúctil, se observó las diferencias, un material dúctil fluye o se "estira" antes de romperse, de manera paulatina, falla frágil es cuando el material sufre fractura debido a su poco límite de fluencia, es decir la falla ocurre de manera súbita es por esto que el bronce al unirlo parecía que no estaba dividido y conformaba una solo pieza.
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