Ao de la Inversin para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

EXPERIENCIA: CARACTERIZACION DEL MATERIAL

Ciencia de los Materiales

RICRA CORDOVA, Lee Jerson20102057F

TAUIRI CARHUANCHO, Jhonner Kodi20100001X

2013-II

INTRODUCCIN

El ensayo de traccin en ingeniera es ampliamente utilizado, pues suministra informacin sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseo y tambin para verificacin de especificaciones de aceptacin.

Todos los materiales metlicos tienen una combinacin de comportamiento elstico y plstico en mayor o menor proporcin.

Elasticidad: es la propiedad de un material en virtud de la cual las deformaciones causadas por la aplicacin de una fuerza desaparecen cuando cesa la accin de la fuerza.

Plasticidad: es aquella propiedad que permite al material soportar una deformacin permanente sin fracturarse.

Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicacin de la fuerza. En el caso del ensayo de traccin, la fuerza se aplica en direccin del eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en direccin de su longitud y se encoger en el sentido o plano perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformacin ocurren simultneamente en el ensayo, los dos conceptos son completamente distintos.

OBJETIVOS

Determinar algunas propiedades mecnicas del material brindado acero de bajo carbono SAE 1045.

Analizar las graficas que la maquina describe para el material, determinando as el modulo de Young, el esfuerzo mximo de rotura, el esfuerzo de fluencia, el porcentaje de elongacin y la estriccin.

Buscar un criterio para la seleccin de un determinado material para una aplicacin en ingeniera con las propiedades obtenidas en el Ensayo de Traccin.

Obtener la curva Esfuerzo-deformacin unitaria de ingeniera y real para el acero.

Determinar el punto de fluencia por el mtodo Off-set.

Analizar cules son las diferentes aplicaciones que se realizan a partir de la maquina universal AMSLER.

Analizar la dureza del material sometindolo al ensayo de traccin.

Entender el manejo y uso de las maquinas de traccin.

Analizar en comportamiento elstico-plstico de la probeta al momento de la estriccin.

Determinar la variacin porcentual de la longitud de las probetas.

Analizar la estriccin de los distintos materiales (a travs de la variacin porcentual de la seccin transversal).

Determinar el esfuerzo de ingeniera.

Entender el proceso de deformacin de las probetas mediante tablas y grficos estadsticos.

Reconocer el esfuerzo cuando se trata de proporcin, fluencia, de esfuerzo mx. o punto de rotura.

Saber diferenciar el esfuerzo de ingeniera del esfuerzo real.

DESCRIPCIN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS.

Marca de la Maquina: Amsler

Rango de medicin:Su rango flucta entre 1000 y 5000 kg para ensayos de traccin.

Origen:La mquina utilizada en este laboratorio es de origen norteamericano.

Descripcin:La mquina universal de ensayos es del tipo AMSLER, marca CIFIC, de industria Argentina, que posee una capacidad mxima de 30 toneladas.La denominacin de mquina universal proviene de la misma, con el agregado de los accesorios adecuados, permite realizar la mayora de los ensayos mecnicos estticos (traccin, compresin, flexin, corte, dureza, plegado, etc.)

La mquina de traccin amsler trabaja con un motor elctrico, que transforma toda la energa elctrica en energa mecnica, como por ejemplo el accionamiento de los pistones, el giro de las poleas para levantar la carga de 3000kg, el movimiento de una de las mordazas, el desplazamiento del carril para graficar la curva en el papel milimetrado, etc.

La mquina se caracteriza por llevar dos mordazas en los extremos superior e inferior de la columna, adems la que se encuentra encima es la que estira a la probeta, generando momentos de elasticidad y plasticidad en las probetas de cobre, aluminio, bronce, acero de bajo, medio carbn, etc.

En la parte posterior de la maquina encontramos un conjunto de cargas que pueden aadirse o quitarse dependiendo del material que se quiera traccionar. Estas peas que se colocan tienen mucho que ver con los resortes que se va a utilizar pus ellos tambin varan en resistencia.

En la zona frontal izquierda podemos apreciar una balanza a encalas de 1:100, 1:1000 o 1:10000, siendo 1 la medida de un kg. La balanza trabaja de manera continua cuando se procesan las probetas hasta el momento del punto de rotura, pues aqu el medidor cambia rpidamente su sentido y movimiento.

Los pistones tienen la funcin principal de hacer mover todos los elementos de la maquina amsler, como por ejemplo realizar la lubricacin de todas las piezas mecnicas.

Los engranajes cumplen una funcin fundamental al transmitir energa mecnica rotacional a los ejes, as tambin aumentar o disminuir la velocidad que le impulsa el motor.

DESCRIPCINDEL PROCEDIMIENTO

Antes de comenzar el ensayo, debemos percatarnos que la probeta est calibrada, es decir que tenga las dimensiones correctas segn norma para realizar el ensayo.

PREPARACION DE LA PROBETA:

Al material a usar le damos las medidas adecuadas:

Hacemos el cilindradro con el uso del torno:

Trabajamos al material hasta obtener las medidas adecuadas:

dos marcas la cual nos representara la longitud inicial de la probeta, que para nuestro caso es de 25.4 mm.

Calibrar tal como se indica en el grafico

Luego colocar un papel milimetrado y un lapicero en el carrete, el cual graficara la carga versus el alargamiento, que se obtiene de cada material ensayado.

Papel milimetrado en el carrete

Grafica obtenida

Luego se tendr que colocar cada probeta en la mordaza y comenzar a aplicar la carga (siendo esta un mximo de 3000 kg), hasta que la probeta se rompa.

Mordazas

Probeta en ensayo de traccin.

Luego tendremos que observar la caratula de agujas negra y roja, la cual nos indica la carga que se est aplicando al material, y anotar que carga corresponde al punto de fluencia y al punto de rotura (las agujas se mueven lentamente), lo cual nos servir para nuestros posteriores clculos.

Despus de la rotura medir la longitud y dimetro final de cada probeta, con ayuda del Vernier.

Probeta despus del ensayo de traccin.

Grafica obtenida del ensayo de traccin(Carga vs longitud)

Finalmente se procede a realizar los respectivos clculos.

DATOS RECOGIDOS EN EL LABORATORIO

CARGA

3000kg

Esfuerzo mximo

2480kg

Esfuerzo de rotura

2240kg

Diametro inicial(Do)

6.25mm

Diametro final(Df)

4.48mm

Longitud inicial(Lo)

40.16mm

Longitus finalLf)

46mm

NOTA: Se tom la medida de todo el cuello de la probeta ya que la rotura se realiz fuera de las marcas realizadas.

CALCULOS Y RESULTADOS.

L(mm)

Carga (kg)

0

0

0.83

835

2.085

1910

3.33

2390

4.17

2480

5.84

2240

L(mm)

Carga (kg)

(mm/mm)

(kg/mm2)

0

0

0

0

0.83

835

0.021

27.217

2.085

1910

0.052

62.256

3.33

2390

0.083

77.902

4.17

2480

0.104

80.835

5.84

2240

0.145

73.013

CONCLUSIONES

Se demostr experimentalmente que un acero de medio carbono es ms duro a los dems materiales con los que se estudio.

Solo basta anotar la carga de la probeta en un punto, pues el resto se obtiene de hacer proporciones con la grafica dibujada por la mquina de traccin.

En el proceso de estriccin a mayor expansin longitudinal de la probeta menor dimetro, por tanto menor rea de la seccin transversal.

Mediante observaciones podemos afirmar que a mayor zona de fluencia, el metal tiende a tener mayor elasticidad.

El acero de bajo carbono tiene una alta dureza en su estructura.

RECOMENDACIONES

Se recomienda usar un vernier en la medida de los dimetros y longitudes de la probeta para obtener mejores resultados ya que este instrumento posee un error bajo ideal para medir longitudes pequeas como las del experimento.

Se recomienda que en la grafica obtenida de la maquina se establezca el origen de coordenadas en la prolongacin de la primera parte de la curva puesto que esta viene con un error de construccin que podemos obviar.

Se recomienda tener cuidado en el momento de operar con las unidades puesto que esto puede variar los resultados finales.

Tomar las medidas del las cargas lo ms exacto posible cuando se activa la mquina Amsler, para esto se recomienda llevar una cmara de video para acertar con los nmeros que indica la balanza.

Para tener la medida longitudinal y diametral de las probetas debemos utilizar un vernier de preferencia.

Cuando se dibujan las graficas debemos trazar las lneas de tendencia primero en la zona de proporcionalidad (elasticidad), luego en la zona de plasticidad, ello para asegurar mayor precisin en el ajuste de graficas.

Por ningn motivo podemos olvidar las unidades, debemos indicarlas cada una.

Cuando hacemos el ensayo de traccin debemos ver que el material que vamos a procesar debe estar acorde al resorte y la carga a utilizar.

Se debe tener presente que la balanza no mide el peso directamente, sino que lo hace a escalas, en cientos de kg o en toneladas.

Aplicar el modulo de Young solo en la zona de proporcionalidad, pues no tiene sentido cuando se realiza al momento de aplastarse.

BIBLIOGRAFA

Tratamientos trmicos de los aceros

Apraiz Barreiro, Jos

Testing and inspection of engineering materials

Carga (kg) vs L(mm)

Carga (kg)00.830000000000000072.0853.32999999999999964.175.8408351910239024802240

L(mm)

Carga (kg)

(kg/mm2) vs (mm/mm)

(kg/mm2)02.0667330677290846E-25.1917330677290832E-28.2918326693227115E-20.103834661354581690.14541832669322716027.21676850825883862.25632077937051277.90188830507619980.83543221614597573.012648453293153

(mm/mm)

(kg/mm2)