UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

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Ciencias de los Materiales

2015

Tracción de Metales

INTEGRANTES:

- MORAN SALVATIERRA VÍCTOR ANGEL _________________- NEYRA KUNKEL CRISTHIAN JESÚS _________________- SANCHEZ RAMOS MIGUEL ARTURO _________________- TRUJILLO PEÑA KEVIN _________________

Fecha de realización : 20/04/15

Fecha de presentación: 27/04/15

PROFESOR:MARIO TICONA

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En el presente informe se presentaran datos , conclusiones, cálculos y uso de instrumentos de laboratorio usados en la facultad de Ingeniería Mecánica el día 20 de abril del 2015. También se presentaran las conclusiones , tablas y gráficos deducidos a partir de los datos de las mediciones estudiando los fenómenos de esfuerzo y sus porcentajes de errores. Comprendiendo finalmente sus propiedades y diferencia entre ellos.

ÍNDICE

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1. Objetivos……………………………………………………………………..52. Fundamento teórico………………………………………………………..53. Terminología aplicable……………………………………………………. 74. Referencias………………………………………………………………….75. Recursos…………………………………………………………………….8

5.1equipos empleados………………………………………………..8

5.2 probetas…………………………………………………................10

6. Procedimiento del ensayo…………………………………………………117. Resultados…………………………………………………………………..118. Conclusiones……………………………………………………………….209. Observaciones y recomendaciones……………………………………..2010.Bibliogradia…………………………………………………………………20

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1. OBJETIVOS

Medir las propiedades mecánicas de los metales. Aprender a usar el equipo de tracción y cómo funciona. Comparar la elasticidad y los diferentes esfuerzos de los metales y sus

diferencias entre sí. Estudiar el fenómeno de tracción basándonos en el modelo ASTM A370 para

analizar propiedades elásticas de los metales. Estudiar la deformación longitudinal de los metales (módulo de YOUNG).

2. FUNDAMENTOS TEORICOS

Los materiales tienen propiedades elásticas, algunos son más notorios que otras, para medir las propiedades elásticas nos valemos de normas como la ASTM las cuales señalan las condiciones necesarias para su análisis.

Para estudiar las propiedades de los metales utilizaremos la tracción, que es el esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de las fuerzas que actúan en sentido opuesto y tienden a estirarle.

Todos los objetos son deformables, es decir, es posible cambiar la forma o el tamaño de un objeto al aplicar fuerzas externas. Sin embargo, conforme se presentan estos cambios, las fuerzas internas en el objeto resisten la deformación.

La deformación de los sólidos se explica en términos de los conceptos de esfuerzo y deformación. Esfuerzo es una cantidad que es proporcional a la fuerza que causa una deformación.

Se encuentra que para módulos pequeños, el esfuerzo es proporcional a la deformación comportándose el metal elásticamente hasta el punto de afluencia donde su comportamiento cambia a un estado plástico.

A esta constante de proporcionalidad se le llama módulo elástico:

MÓDULO ELÁSTICO¿ ESFUERZODEFORMACIÓN

En general el módulo elástico relaciona lo que se hace a un objeto sólido(se aplica una fuerza) como responde dicho objeto (se deforma en cierta medida).Es similar a la constante de resorte k en la ley de Hooke que relaciona una fuerza aplicada con un resorte y la deformación resultante del resorte, medido por su extensión o compresión.

Se consideran 3 tipos de deformación:

-El módulo de Young mide la resistencia de un sólido a un cambio en su deformación.

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-El módulo de corte mide la resistencia al movimiento de los planos dentro de un sólido paralelos unos con otros.

-El módulo volumétrico mide la resistencia de los sólidos o líquidos a cambios en su volumen.

En nuestro laboratorio solo analizamos el módulo de YOUNG que es la deformación lineal.

2.1. RELACIONES ENTRE TENSIONES Y DEFORMACIONES: LEY DE HOOKE

Para pequeñas deformaciones elásticas (~ 0.1%), existe una proporcionalidad directa entre las tensiones aplicadas y las deformaciones producidas.

σ=Eε

E representa el módulo de elasticidad o módulo de YOUNG, parámetro que mide la resistencia de un material a la deformación elástica Unidades SI: N/m2 = Pa (múltiplo habitual: 1 GPa = 109 Pa = 103 MPa).

2.2. DEFORMACIÓN

Cambio de forma o dimensiones producido por la acción de esfuerzos

Deformación ingenieril (ε): se define como:

ε=L−L∘L∘

Donde l es la longitud de referencia correspondiente a una carga determinada y l0 es la longitud de referencia inicial (base de medida) correspondiente a un valor de tensión nulo.

La longitud de la base de medida bajo una carga determinada es L = L∘ + ∆ L Donde∆ L representa el alargamiento correspondiente a esa carga.

Deformación elástica:

Es una deformación no permanente, que se recupera completamente al retirar la carga que la provoca. La Elasticidad es la propiedad que presentan los cuerpos sólidos de recuperar la forma y las dimensiones cuando cesan los esfuerzos.

Deformación plástica:

Es una deformación permanente, que no se recupera al retirar la carga que la provoca, aunque sí se recupera una pequeña componente de deformación elástica.

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3. TERMINOLOGÍA APLICABLE

Esfuerzo de ingeniería

Carga aplicada a una probeta en un ensayo de tracción o compresión dividida por el área transversal de la probeta. Al calcular el esfuerzo de ingeniería se ignora el cambio del área transversal que se produce con aumentos y disminuciones en la carga aplicada. También se denomina esfuerzo convencional.

Esfuerzo real

La carga aplicada dividida por el área actual de la sección transversal a través de la cual opera la carga. Tiene en cuenta el cambio en la sección transversal que ocurre con la carga que cambia.

Deformación real

Porcentaje instantáneo de cambio en la longitud de la probeta en un ensayo mecánico. Es igual al logaritmo natural de la relación de la longitud en cualquier instante con la longitud original.

Deformación de Ingeniería

La variación de la longitud de la probeta dividida por su longitud original. Consulte la definición de deformación.

4. REFERENCIAS

Modelo ASTM A370Método estándar de ensayos de tracción para elegir probetas de acorde a las especificaciones técnicas A370 como aplicable:

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5. RECURSOS EMPLEADOS Y PROBETAS

5.1. Equipos empleados

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Probetas:

Es el material sometido a las pruebas

Vernier o pie de rey:

Nos servirá para tomar medidas a las probetas

Equipo de tracción:

Máquina Universal Amsler

Fabricado por:

Alfred J, Amsler y Cia; Shaffhausen/Suiza

Tipo de Máquina: Máquina de Ensayo de Tracción de funcionamiento Hidráulico – Mecánico calibrado de 3 Toneladas, con finalidades diversas (Por su mismo nombre nos dice “Universal”) tales como ensayos de corte, y la capacidad de poder tratar con materiales con la forma de probetas planas, cuchillas entre otros.

5.2 Probetas

En este ensayo se utilizaron 5 probetas: Aluminio Cobre Bronce Acero 10-10 Acero 10-45

Cada una de las probetas se verifica con la norma ASMT370 que anteriormente se mencionó en las referencias

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Papel milimetrado:

Útil para obtener una gráfica esfuerzo-deformación

6. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

1. Anote las medidas correspondientes a cada una de las probetas a ensayar.2. Prepare la máquina para ensayos a tracción: coloque los aditamentos

correspondientes para sujetar la probeta.3. Aplique una pequeña precarga a la probeta hasta que el movimiento de la aguja en

el manómetro sea inminente.4. Gradúe el indicador en "cero".5. Aplique carga de una manera continua y lenta y vaya tomando lecturas en tambor.6. 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.

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AluminioCobre

7. Coloque una nueva probeta en la máquina y repita los pasos anteriores.

7.RESULTADOS

grafica obtenida sobre el papel milimetrado

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Graficas carga aplicada-deformación (kgf-mm)

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Con los cuadros elaborados del punto 2, y datos iniciales (Ø0, L0) determinar y tabular para cada material:

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Esfuerzo de Ingeniería(σing= σ0)

Deformación de Ingeniería(ξing=ξ0)

Esfuerzo Real(σreal)

Deformación Real (ξreal)

(σing= σ0) (ξing=ξ0) (σreal) (ξreal)

alumino 20.4081 0.1736 54.6448 0.16

Cobre 31.26 0.144 90.82 0.1345

bronce 40.434 0.2 45.1617 0.1823

Acero 10 10 38.81 0.338 98.5 0.2911

Acero 10 45 51.8003 0.2425 100.9230 0.2171

Deformación de Ingeniería(ξing=ξ0)

Esfuerzo Real(σreal)

Deformación Real (ξreal)

Mostrar curva de ingeniería y curva Real por cada material

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Calcular y tabular:

Módulo de elasticidad (E)

Resiliencia (R)

Tenacidad (T)

Estricción (ѱ)

(E) (R) (T) (ѱ)

Aluminio 117.5581 998.019 2268.225 17.57

Cobre217.0833

1444.4985 32794.02 19.93

Bronce 202.17 2195.1 4268.25 7.46

Acero 10 10 114.8224 1780.62 114479.0275 18.09

Acero 10 45 213.6094 2450.526 44965.58125 15.41

Tabla Resumen de todos los materiales, mostrando valores de:

(σf) (σmax) σrot) Porcentaje de deformación unitaria máxima

Porcentaje de estricción

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aluminio 99.15 103.87 54.6448 17.36%57.781%

Cobre 33.97 92.064 57.3613 14.4094% 65.58%

Bronce 40.4342 55.081 70.4607 20% 25.2027%

Acero 10 10 28.4078 136.628 141.3276 33.8582% 65.94%

Acero 10 45 59.2770 170.1351 104.5146 24.2519% 48.67%

Esfuerzo de Fluencia (σf)

Esfuerzo máximo(σmax)

Esfuerzo de rotura(σrot)

Porcentaje de deformación unitaria máxima

Porcentaje de estricción

Elaborar Gráficos de barras comparativos, relacionados a:

Esfuerzo de Fluencia

Esfuerzo máximo

Esfuerzo de rotura

Porcentaje de deformación unitaria máxima(rotura)

Porcentaje de estricción

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8.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

El ensayo del cobre no es la correspondiente según los datos estadísticos, debería tener una zona curveada en la región plástica y no una pendiente.

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El volumen no se puede calcular debido a que existe una variación constante de la sección transversal.

Podemos verificar que el módulo de Young es apreciable en los metales y que las diferencias de elasticidad de ambos, notando que una aleación altera las propiedades mecánicas como el acero 10-10 y el acero 10-45.

9.BIBLIOGRAFÍA

-LIBRO DE TEXTO: FÍSICA CONCEPTO Y APLICACIONES. Paul E. Tippens. Editorial McGraw-Hill, 6taedición,2001.

-SMITH WILLIAM –Fundamentos de ciencias e ingeniería de materiales

-FÍSICA 1 PAUL W ZITZEWITZ, ROBERT F. NEFF- editorial McGraw-Hill segunda edición.

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