Ensayo de Tracción del Aluminio PDF

Preview

Summary

Ensayo de Traccion Aluminio...

Description

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA INGENIERÍA MECATRÓNICA

MECÁNICA DE MATERIALES INFORME ENSAYO DE TRACCIÓN DEL ALUMINIO 6061-T6

INTEGRANTES: CHICAIZA HENRY SALTOS ADRIÁN VELASCO EDWIN DOCENTE: ING MIGUEL CARVAJAL FECHA: 11 JUNIO DEL 2020 PERIODO MAYO – SEPTIEMBRE 2020

INFORME N°2 ENSAYO DE TRACCIÓN DEL ALUMINIO 6061-T6

1.

Objetivos 

Determinar los aspectos importantes de la resistencia y alargamiento del aluminio 6061-T6, que sirven para el control de calidad.

2.



Reconocer y determinar las diferentes propiedades mecánicas.



Interpretar los gráficos esfuerzo vs deformación.

Introducción.

Hoy en día existen muchas fallas en los materiales con que se diseñan los equipos de trabajo y aún más en sus piezas mecánicas, debido a que en algunos casos estos no son predecibles y suelen ocasionar gastos innecesarios. Con la finalidad de tener una mayor seguridad y fiabilidad en cuanto a la resistencia de un material y su grado de deformación cuando se aplicada cierta carga sobre él, es que se lleva a cabo este estudio. El uso de materiales que se aplican en ingeniería, está basado en mayor medida en la capacidad que posee un metal para satisfacer los requerimientos tanto de diseño como de servicio y para ser fabricados a las dimensiones adecuadas. Esta capacidad es determinada por las propiedades mecánicas y físicas del metal. En la formación de un Ingeniero, es muy importante el conocimiento de la Ciencia de los Materiales, como una herramienta básica para entender de manera general cómo se comporta un material, lo cual es necesario cuando deseamos desarrollar adecuadamente diseño de partes, componentes, sistemas y procesos que sean útiles, pero sobre todo confiables y económicos para nuestra sociedad. Muchos materiales cuando son utilizados, están sometidos a fuerzas o cargas. En tales situaciones es necesario conocer a profundidad sus características y de esta forma diseñar la pieza de tal manera que cualquier deformación resultante no sea excesiva y no se produzca el fallo del material. Esta investigación se realiza con el fin de analizar el comportamiento del aluminio 6061-T6 respecto a sus propiedades mecánicas, como lo es la ductilidad, rigidez y resistencia mediante la norma ASTM E8.

3.

Marco Teórico

El aluminio es un material muy versátil y resistente. La Asociación de Aluminio afirma que "... sus aplicaciones abarcan desde artículos cotidianos como vehículos de bajo consumo de combustible, teléfonos inteligentes, cremalleras y papel de aluminio hasta el cableado de la red eléctrica de la nación, la cúspide del Monumento a Washington y la vivienda de la Estación Espacial Internacional ... Un sorprendente 75 % de todo el aluminio producido hasta ahora está en uso. La producción de aluminio reciclado requiere solo el 8 por ciento de la energía y genera el 8 por ciento de las emisiones en comparación con la producción primaria ". Aleaciones forjadas

Aleaciones de fundición

Aleación Ingrediente principal de aleación Aleación Ingrediente principal de aleación 1XXX

99% mínimo de aluminio

lXXX.X

99% mínimo de aluminio

2XXX

Cobre

3XX.X

Silicio, con cobre y / o magnesio.

3XXX 4XXX 5XXX 6XXX 7XXX 8XXX

Manganeso Silicio Magnesio Magnesio y silicio Zinc Otros elementos

4XX.X 5XX.X 7XX.X 8XX.X

Silicio Magnesio Zinc Estaño

Tabla1.Designación de aleación de aluminio forjado y fundido.

El papel de aluminio en la industria de la cocina se basa en pruebas de tracción para garantizar que el papel sea lo suficientemente flexible como para poder maniobrarlo fácilmente con la mano. Lo mismo ocurre con las latas de refresco, lo suficientemente fuertes como para permanecer en su lugar cuando se sostienen, pero fácilmente aplastables cuando se desea.

Aluminio 6061-T6. El aluminio 6061 es una aleación de aluminio endurecido que contiene como principales elementos aluminio, magnesio y silicio. Posee buenas propiedades mecánicas y para su uso en soldaduras. Es una de las aleaciones más comunes de aluminio para uso general, en especial para estructuras de alta resistencia debido a su comportamiento frente a la corrosión, camiones, vehículos, entre otros. El aluminio 6061 puede ser sometido a un proceso de templado para mejorar sus propiedades mecánicas, de esta manera, podemos encontrar el aluminio 6061-T6, el cual presenta una resistencia mecánica máxima a la tracción de 290MPa y un límite elástico de 241MPa, aunque en ocasiones puede llegar a 310MPa y 275MPa respectivamente. Cabe mencionar que independiente del templado el módulo de Young es de 69GPa. Ensayo de tracción. El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la misma. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas En el ensayo se mide la deformación (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión (carga aplicada dividida por la sección de la probeta). En general, la curva tensión-deformación así obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas: 1. Deformaciones elásticas: Las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequeña magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperaría su forma inicia 2. Fluencia o cedencia. Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. 3. Deformaciones plásticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera solo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente

4. Estricción. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por esa zona.



Probeta.

Las probetas utilizadas en el ensayo de tracción tienen una sección transversal circular o rectangular. La parte central debe estar mecanizada para que su sección sea constante. Si el material es frágil, será preciso pulir la superficie. En este caso se usará las medidas dadas por la norma ASTM E8.



Máquina de Tracción.

Las máquinas utilizadas en el ensayo de tracción constan de un dispositivo productor de carga, y otro dispositivo medidor de cargas y desplazamientos registrados. La máquina debe cumplir las siguientes características: 

La aplicación de la fuerza de tracción tiene lugar en la dirección del eje de la probeta.



Debe ser posible regular la velocidad de aplicación de la carga. El proceso de descarga tiene que realizarse de forma progresiva.

El dispositivo productor de cargas puede ser mecánico y neumático, con un cabezal móvil y otro cabezal fijo. El dispositivo medidor de cargas y desplazamientos funciona electrónicamente, y regulan la

velocidad de aplicación de la carga y generan diagramas impresos de la curva de tracción. Los ensayos de tracción por lo general deben cumplir con los requisitos dado las normas con la que se realiza, las cuales definen la forma y dimensiones de la probeta, la velocidad de la prueba, la calibración y precisión del equipo, las condiciones ambientales y la información que se debe presentar en el informe de la prueba

Norma ASTM E8. Estos métodos de ensayo cubren las pruebas de tensión del metal materiales en cualquier forma a temperatura ambiente, en concreto, la métodos de determinación del límite elástico, punto de alargamiento de rendimiento, resistencia a la tracción, elongación, y la reducción de la zona. Se requieren las longitudes de calibre para la mayoría de las muestras redondas. Estas pruebas de tensión proporcionan información sobre la fuerza, ductilidad de materiales bajo esfuerzos de tracción uniaxial. Esta información puede ser útil en las comparaciones de materiales, al desarrollo, control de calidad, y diseño.

Tabla 1.- Especímenes tomada de la norma E8

4.

Materiales Material

Máquina de prueba universal (UTM)

Calibrador

Galga extensométrica

Muestra de aluminio 6061-T6

5.

Procedimiento

Figura

Preparación de la muestra. N°

Paso

1

Obtenga una muestra de prueba cilíndrica para un aluminio común como 6061-T6. Mida el diámetro del espécimen de prueba al 0.002 pulg.

2

Marque, usando una lima, una longitud aproximada de calibre de 2 pulg.

3

Si es posible, instale una galga extensométrica longitudinal

4

Recopile toda la información disponible sobre los datos de calibración y la resolución de todos los instrumentos que se utilizan para ayudar a evaluar posibles errores experimentales y límites de confianza.

Figura

Prueba del espécimen. N° 1

Paso Seleccione un procedimiento de prueba apropiado dentro del software que sea compatible con el protocolo de prueba ASTM E8. Tenga en cuenta la tasa de deformación que se está utilizando y si se están utilizando dos tasas, una para el elástico y otra para el rango inelástico

N°

Paso

2

Levante manualmente la cruceta de manera que la longitud total de la muestra se ajuste fácilmente entre los agarres. Inserte cuidadosamente la muestra hasta un 80% de su agarre. Posteriormente alinee la muestra.

3

Baje lentamente la cruceta superior. Una vez que la muestra esté dentro del 80% de la profundidad del agarre inferior, asegúrese de que la muestra esté correctamente alineada dentro de los agarres inferiores

4

Conecte el extensómetro electrónico de forma segura a la muestra según las especificaciones del fabricante

5

Inicie la carga para comenzar a aplicar la carga de tracción a la muestra y observe la lectura en vivo de la carga aplicada en la pantalla de la computadora.

6

La prueba se detendrá automáticamente sin descargar la muestra antes de su fallo, retire el extensómetro. Posteriormente vuelva aplicar la carga hasta el fallo de la muestra.

Figura

7

Una vez finalizada la prueba, levante la cruceta, afloje los agarres superiores y extraiga la pieza rota de la muestra del agarre superior

8

Registre el valor con la carga máxima de tracción e imprima una copia de la curva de esfuerzodeformación.

9

Coloque cuidadosamente los extremos del espécimen fracturado y mida la distancia entre las marcas del medidor al 0.002 pulg. Además mida el diámetro de la sección de área tranversal mas pequeña.

6.

Resultados

A continuación de describirán los datos tomados: Diámetro nominal del espécimen

0,335

pulg

Diámetro central

0,34

pulg

10

pulg

Longitud de la sección cónica

4.0 4.0

pulg

Longitud de calibre original

1.987

pulg.

Distancia a las empuñaduras

5.471

pulg.

Longitud de la muestra

Velocidad de cruceta para ceder Velocidad de rendimiento Precarga

cruceta

después

del

0,05

pulg./min

0,5

pulg./min

200

libras

Carga de rendimiento a la tracción

3800

libras

Max. Carga tensora

4100

libras

Carga en fractura

3000

libras

Longitud final de calibre

2.157

pulg

Diámetro final

0.271

pulg

Tabla 2. Resultados de las pruebas de tensión en la muestra aluminio 6061-T6.

Figura 1. Cuello en la muestra de aluminio 6061-T6

Figura 2. Ruptura de la muestra de aluminio 60601-T

Figura 3. Curva de esfuerzo-deformación para diferentes muestras de aluminio 6061-T6 7.

Análisis de resultados.

De los datos que se encuentran en la tabla 2, procedemos a calcular. %Elongación=

Longitud final de calibre−Longitud origina l de calibre ∗100 Longitud originalde calibre

%Elongación=

2.157−1.987 ∗100 1.987

%Elongación=8.6 %

% Reducciónde área=

área original−á rea final ∗100 área original

%Reducciónde área=36.5 %

Los principales parámetros que se analizaron en la tabla 2 son: elongación y porcentaje, fuerza máxima, esfuerzo máximo, fuerza de ruptura, límite elástico y límite de fluencia. Una vez finalizado el ensayo se anotan la carga de rotura, la medida tras la rotura de la probeta y el diámetro mínimo de la zona de rotura. Además se debe comprobar que la probeta haya roto dentro de la zona entre las dos marcas. Si la rotura se produce fuera de esta zona o a menos del 25% de la distancia marcada

tras la rotura, la elongación puede ser anormalmente baja y no representativa e igualmente ocurre con la reducción de área.

8.

Conclusiones

Todos los materiales actúan de manera diferente, cuando son sometidos a diversas pruebas; A través de los datos obtenidos en este trabajo, se determinó la resistencia a la rotura y las principales propiedades mecánicas del aluminio 6061-T6, lo cual es indispensable, para establecer las condiciones a las cuales puede someterse este material, en que puede ser utilizado y bajo qué circunstancias de operación. Como nos podemos dar cuenta los resultados son más homogéneos en las probetas tratadas, lo cual concluimos, que elaborar el instrumento de trabajo con el método adecuado, nos brindará resultados confiables de las mediciones a las que sometimos el material. Es importante destacar que se trabajó con una metodología para elaboración de las probetas.

9.

R

Para pod

1 para la

probeta,

ar ya que

dicha no

an hecho

ensayos Se debe

durante o

después 10.

Bi  A M  N h  S 2 a

11.

An

Editores. 020,

de

de Junio ristics-of-...