Practica 3 Ciencia y Tecnología de Materiales-Fes Aragón PDF

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Practica numero 3 de la materia de ciencias y tecnología de materiales de la facultad de estudios superiores Aragón, para la carrera de ingeniería industrial ciclo escolar 2020-2021...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES “ARAGÓN” INGENIERÍA MECÁNICA-INGENIERÍA INDUSTRIAL E INGENIERÍA ELÉCTRICA ELECTRÓNICA

LABORATORIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES

PRÁCTICA 3: PRUEBA DE TENSIÓN A METALES NOMBRE DEL ALUMNO: ALAN MISAEL SANCHEZ ABUNDEZ

GRUPO: _8110_ HORA: __11:30__ DÍA: __Viernes__

FECHA DE REALIZACIÓN Y DE ENTREGA 05/10/2021 - 08/10/2021

OBSERVACIONES: ______________________

CALIFICACIÓN: ____________

NOMBRE DEL PROFESOR: DÁMASO VELÁZQUEZ VELÁZQUEZ

ÍNDICE 1.- OBJETIVO 2.- DATOS OBTENIDOS 3.- MEMORIA DE CÁLCULO 4.- RESULTADOS FINALES 5.- CUESTIONARIO FINAL 6.- CONCLUSIONES Y BIBLIOGRAFÍA

OBJETIVO: Caracterizar el comportamiento de los materiales sólidos bajo el efecto de fuerzas externas como la tensión. Y con ello definir las propiedades mecánicas de resistencia y ductilidad de los diferentes materiales ensayados en base a la interpretación de las curvas Esfuerzo – Deformación EQUIPO Y MATERIAL A)Probetas de: aluminio, acero y cobre. B)Prensa universal - Marca Tinius - Olsen - Capacidad de 0 a 60 toneladas C)Micrómetro de Base Magnética D)Marcador de tinta

INTRODUCCIÓN Propiedades mecánicas de los materiales En ingeniería es importante conocer el comportamiento de los materiales sólidos al aplicarles fuerzas externas tales como: tensión, compresión, torsión, flexión o cizalladura. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con una deformación elástica (en la que el material vuelve a su tamaño y forma originales cuando es eliminada la fuerza externa), o bien una deformación permanente o fractura. Se debe tener presente que ésta es una prueba destructiva con la finalidad de inspeccionar los materiales. Además, especifica la aplicación de una fuerza de tensión uniaxial que permite una velocidad de deformación constate de la muestra, de acuerdo a especificaciones de la norma ASTM E8 o ASTM A370. La ruptura del espécimen o muestra determina el final del ensayo.

La tensión es una fuerza que tira; por ejemplo, la fuerza que actúa sobre un cable que sostiene un peso bajo tensión, un material suele estirarse y recuperar su longitud original si la fuerza no supera el límite elástico del material. Bajo tensiones mayores, el material no vuelve completamente a su forma original, entonces se dice que el material sobrepasó su límite elástico. Cuando la carga es de magnitud lo suficiente para iniciar una deformación plástica, el material no recupera su longitud original eliminando la carga aplicada. A medida que la probeta normalizada continua alargándose, el esfuerzo aumenta y esto produce un endurecimiento por trabajo o deformación, y cuando la fuerza es aún mayor, se produce la ruptura del material. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales, la deformación producida es directamente proporcional a la carga aplicada. Obedece por lo tanto a la ley de Hooke, la cual indica que para un cuerpo elástico la deformación producida es proporcional al esfuerzo aplicado. Dicho de otra manera, La Ley de Hooke gobierna el comportamiento elástico lineal de un material y afirma que existe proporcionalidad entre los esfuerzos aplicados (σ) y las deformaciones (ε) producidas por los mismos: Por lo tanto, la constante de proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones es una característica propia de cada material y recibe el nombre de Módulo de Young (E), por lo que: σ = E * ε por lo tanto E = σ/ ε Considérese una probeta de longitud original L, área transversal A, deformada elásticamente por una cantidad bajo una carga P que actúa a lo largo del eje de la probeta; entonces: El resultado que se obtiene del ensayo, es la construcción de una curva definida por la fuerza de aplicación (F) y la elongación ∆L=Lo – L .

Durante la primera parte de la curva, el esfuerzo es proporcional a la deformación unitaria, esta es la región elástica. Cuando se disminuye el esfuerzo, el material vuelve a su longitud inicial. La línea recta termina en un punto denominado límite elástico. Si se sigue aumentando el esfuerzo la deformación unitaria aumenta rápidamente, pero al reducir el esfuerzo, el material no recobra su longitud inicial. La longitud que corresponde a un esfuerzo nulo es ahora mayor que la inicial L0, y se dice que el material ha adquirido una deformación permanente. El material se deforma hasta un máximo denominado punto de ruptura. Entre el límite de la deformación elástica y el punto de ruptura tiene lugar la deformación plástica. Dato importante en la interpretación de la gráfica es, si entre el límite de la región elástica y el punto de ruptura tiene lugar una gran deformación plástica, el material se denomina dúctil. Si la ruptura ocurre poco después del límite elástico, el material se denomina frágil. En aceros de bajo carbono y otras aleaciones, la deformación plástica principia en el punto mínimo de cedencia, sabiendo que la fluencia o cedencia es el valor menor del esfuerzo por el cual se produce una deformación permanente o deformación plástica. Este comportamiento se debe a la deformación no

homogénea que principia en un área de concentración de esfuerzos (cerca de las mordazas que sostienen la probeta) y se propaga a través de la muestra en forma de bandas visibles a simple vista llamadas bandas de Lüder.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

1.-Se coloca la probeta normalizada en mordazas específicamente para tensión donde se fija y se verifica su posición correcta. 2.-Se coloca en parte posterior y en lugar estratégico el micrómetro que nos dará lecturas de deformación en milímetros (mm) como consecuencia de los efectos de carga de tensión. (Lecturas cada 0.50 mm) 3.-Se procede a seleccionar la escala de carga, en función del tipo de material a analizar. Los rangos de selección son: De 0 a 1,200 Kg., se utiliza en materiales de baja resistencia como pueden ser probetas de fibra de vidrio, acrílico, bambú entre otros. De 0 a 6,000 Kg., se utiliza para materiales como la madera de forma rectangular,(polines, duelas), varilla corrugada de 3/8˝, concreto simple, probetas de aluminio. De 0 a 30,000 Kg. Se utiliza en vigas de concreto armado, varilla corrugada de 1/2˝ y 3/4˝, probetas de acero, probetas de bronce, probetas de latón, prueba porter (terracerías compresión aproximada 27,400 Kg.), prueba de compresión diametral en concreto. De 0 a 60,000 Kg. Se utiliza para prueba de concreto y columnas de acero de manera casi exclusiva. 4.- Seleccionada la escala, se procede a aplicar carga y obtener: PROBETA

ACOTACIÓN: mm

Curva tensión-deformación

ESCALA: SIN

Gráfica obtenida por computadora en el ensayo de tensión.

Probeta antes del ensayo de tensión tensión

probeta fracturada en el ensayo de

RESULTADOS Los datos obtenidos representan la zona elástica y la zona plástica del material.

RESULTADOS Los datos obtenidos representan la zona elástica y la zona plástica del material.

Tabla de las deformaciones obtenidas con la Prensa Universal Zona elástica

Zona plástica Límite elástico Límite de cedencia Tensión Máxima Kg. Punto de ruptura del material

Para la obtención del Esfuerzo Máximo tomamos la carga máxima que es aquella en la cuál la pieza aún no se rompe, obteniendo lo siguiente:

DATOS OBTENIDOS

MEMORIA DE CÁLCULO

RESULTADOS FINALES

CUESTIONARIO FINAL

1.- Cuando un material es sometido a una prueba de tensión, que es lo que se obtiene del material? 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 2.- En la deformación plástica de un material sometido a esfuerzo de tensión, ¿cómo define usted al esfuerzo real? Es el esfuerzo nominal al ocurrir la falla y se obtiene dividiendo la carga entre el área real que disminuye conforme se aplica esta. 3.- La relación entre esfuerzo y deformación en la región elástica de cualquier material es lineal? Si es lineal explique porque. Si no es lineal también explique porque. La relación lineal entre la tensión y la deformación en el campo elástico se especifica para cualquier material por sus diversos módulos elásticos, cada uno de los cuales expresa la relación de un tipo particular de tensión a la deformación resultante. Para muchos materiales la ecuación constitutiva es no lineal. Es el difeomorfismo que da la relación entre los puntos antes y después de la deformación. 4.- Cuando se habla de esfuerzo de cadencia convencional en un diagrama de esfuerzo deformación a que tipo de deformación se refiere y en porcentaje a cuanto equivale? El esfuerzo de cedencia se define como el punto en el cual, el material sufre una deformación plástica, es decir, el material pasa la zona de deformación elástica y queda deformado permanentemente. 5.-En una prueba de tensión, el área bajo la curva de esfuerzo y deformación, que es lo que nos muestra?, y además qué característica nos define del material? El diagrama esfuerzo deformación es una representación gráfica, que resulta de representar los esfuerzos que sufre un material en función de la deformación que experimenta al mismo tiempo. Este diagrama comprende varios puntos clave con sus respectivos valores que servirán para tomar decisiones de ingeniería. Existen varios tipos de esfuerzos a los que pueden ser sometidos los materiales; los más conocidos son: esfuerzo de tensión, compresión, cortantes, etc. 6.- En qué región de la probeta aparecen las bandas de Lüder?

La banda de Lüders suele aparecer en un extremo de la probeta y propagarse hacia el otro extremo. El frente visible normalmente se sitúa en una línea recta que forma un ángulo entre 50° y 55° con la dirección de aplicación de la carga y se propaga a lo largo del espécimen. 7.- En la curva tensión-deformación obtenida presenta cuatro zonas diferentes, diga cuales son. En general, la curva tensión-deformación así obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas: ... Se obtiene trazando una recta paralela al tramo proporcional (recto) con una deformación inicial igual a la convencional. Fluencia o cedencia. Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada.

CONCLUSIONES Y BIBLIOGRAFÍA En esta práctica observamos las características de un metal presentándose bajo una serie de pruebas así como una fuerza, dónde esta nos deja analizar el comportamiento mediante su deformación al aplicar dicha fuerza, midiendo las propiedades de resistencia y ductilidad dejándonos ver mediante el diagrama dichas propiedades mecánicas y la importancia que se tiene al saber estas, para la industria es muy importante tener en cuenta que dichos materiales tienen esas características para su manufactura y actividad dentro de la misma.

Fernández Ruiz, M. (2003). Evaluación no lineal de los efectos estructurales producidos por las deformaciones diferidas del hormigón y el acero (Doctoral dissertation, Caminos). de las Cuevas, F., Ferraiuolo, A., Karjalainen, L. P., & Sevillano, J. G. (2014). Propiedades mecánicas a tracción y mecanismos de endurecimiento de un acero TWIP a altas velocidades de deformación: relación de Hall-Petch. Revista de Metalurgia, 50(4), e031-e031....