informe traccion

Laboratorio de Comportamiento Mecánico Mecánico de Sólidos

Índice Página 1. Introducció Introducción………… n…………………… …………………… ……………...… …...…………… …………………… …………………… ……………. …. 1 2. Objetivos… Objetivos…………… …………………… …………………… …………………… ………………..… ……..……….… …….…………… ……………. …. 2 3. Base Teór Teórica…… ica……………… …………………… …………………… ………………..… ……..…………… …………………… ………………..3 ……..3 4. Procedimien Procedimiento to E!erim E!erimenta"… enta"…………… …………………… …………………… …………………… ………………... ……...……# ……# $. %esu"tados %esu"tados …………………… ……………………………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………& & #. 'ná"isis… 'ná"isis……..…… …..……………… …………………… …………………… …………………… …………………… ……………..... …............ ...........12 ....12 &. (onc"usione (onc"usiones……… s………………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………………… ………….1$ .1$ ). 'neos……..… 'neos……..…………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………………… ……………….1# …….1# *. %e+erencia %e+erencias……… s………………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………....1) ....1)

Universidad de Santiago de Chile

,


1. Introducción Poder oder iden identi tifc fcar ar el mate materi rial al con con que que se está está trab trabaj ajan ando do es undamental para realiar cualquier tipo de labor! "n la metalurgia# uno de los los recur ecurso sos s mas mas usad usados os es el ensa ensa$o $o de trac tracci ción ón!! "s de vita vitall importancia# en este ámbito# saber como determinar e%perimentalmente las propiedades mecánicas $ caracter&sticas de un material# realiando este ensa$o! "n

el

siguiente

inorme#

se

determinarán#

con

datos

e%perimentales# e%perimentales# las caracter&sticas de un acero desconocido $ se tratará de identifcar el mismo! 'demás se estudiará la in(uencia de realiar un ensa$o bajo las normas )Ch*++ $ uera de ella# $ que in(uencia tiene en los valores obtenidos!


1


2. Objetivos 2.1 Objetivos Generales •

,eterminar que tipo de acero corresponde la probeta traccionada

•

-bse -bserv rvar ar como como aec aecta ta la velo veloci cida dad d de deo deorrmaci mación ón en los los principales a los resultados obtenidos!

2.2 Objetivos Específcos •

,eterminar propiedades mecánicas $ caracter&sticas de materiales sometidos a tracción unia%ial!

•

Cono Conoce cerr que que dato datos s pued pueden en ser ser obte obteni nido dos s con con un ensa ensa$o $o de tracción!

•

'prender a trabajar con datos reales de un ensa$o de tracción


2


3. Base Teórica 3.1 i!ite el"stico# "s el punto de la curva esuero.deormación# que divide los comportamiento elástico $ plásticos del material!

3.2 $an%o El"stico# "s el intervalo de la curva esuero.deormación# donde el material se comporta elásticamente! Usualmente es una recta!

3.3 e& de 'oo(e / 0elaciona el esuero $ la deormación en rango elástico# esta dado por/ σ =

E ε

123 σ:

Esfuerzo. E: Módulo de Young. ε: Deformación. "l modulo de 4oung 1"3 es la constante de proporcionalidad en la le$ de 5oo6e $ la pendiente de la curva esuero.deormación# en su región elástica

3.) 3. ) *lti *lti!a !ate te Tensi ensile le +tre +tren% n%,t ,t -*T+ -*T+# # "s el esu suero ro má%i á%imo observado en la curva esuero.deormación! "s el esuero al cual se comiena a ormar el cuello en la probeta!

3./Es0uer 3./Es0uero o de luenc luencia ia -o/ Corr Corresp espon onde de al esue esuer ro o al cual cual la probeta se ah deormado un +#*7# como muestra la fgura 8!2! "ste valor valor 1porcent 1porcentaje aje de deorm deormació ación3 n3 es impuesto impuesto $ no corres correspon ponde de necesariamente al esuero de cedencia real!


3


9igura 8!2

"suero de Cedencia Convencional

3.4Estriccion 3.4Estriccion o encuella! encuella!iento# iento# "s el lugar de la probeta donde se produce la reducción del área transversal de la misma! Comiena en U:S!

3.5 3. 5

Es0u Es0uer ero o verd verdad ader ero# o#

1*3

3.6 Es0uero in%enieril/ 183

3.7 8e0or!ación verdadera# 1;3


4


3.19 8e0or!ación in%enieril# 1<3

3.11 $esiliencia# "s la capacidad de un material de absorber energ&a cuando se deorma elásticamente! elásticament e!

3.12 :odulo de $esiliencia# Corresponde a la energ&a de deormación por unidad e volumen requerida para deormar el material hasta el l&mite elástico o. 1=3

3.13 3. 13 ;jus ;juste te de 'oll 'ollo! o!on on##

Para ara la ona ona de deor deormac mació ión n plásti plástica ca

uni unior orme me se pued puede e relac elacio iona narr el esu esuer ero o ver verdade daderro con con la deormación verdadera por/ 1>3 donde/ ? es una constante n corr corres espo pond nde e a la pend pendie ient nte e de ln @+ vs ln ln Av .n recibe recibe el nombre de &ndice de endurecimiento por deormación! Si nB+ el material es perectamente plástico! nB2 corresponde a un sólido elástico!

3.1) 3. 1) ;lar ;lar%a %a!i !ien ento to a rotu rotura ra## "s el porcentaje de alargamiento que surió la probeta luego de haber sido traccionada! - de elongación =

L f − L, L,

x1,,

13

3.1/
=

A,

−

A f

A,


x1,,

1D3

$


3.14 luencia luencia 'etero%=nea# 'etero%=nea# "sta se puede representar a travEs de las bandas de LFders $ la atmosera de Cottrel# estos enómenos se dan en aceros bajo al carbono# las bandas de Luders se presentan debido a planos de desliamientos aparecidos mediante un ensa$o de tracción# aparecen a ;
). peri!ental

0equerimientos $ "quipos ! •

* probetas de acero estándar

•

Pie de metro# sensibilidad de +!+< HmmI

•

Máquina de tracción :inus J -lsen# sensibilidad de es +!+2 ?g

•

"%tensómetro

•

Programa Computacional

Procedimiento e%perimental •

Se tienen dos probetas del mismo tipo de acero# estándar!

•

Se miden las dimensiones dimensiones de ambas# ambas# largo $ diámetro# diámetro# con pie de metro# segKn las marcas especifcadas!

•

"n la primera se realia el ensa$o de tracción segKn )ch*++# al inicio del mismo se coloca el e%tensómetro en la probeta# se tiene


#


cuidado de retirarlo cuando comience la (uencia del material# con el propósito que no se dae! •

Se miden diámetro $ distancia entre marcas con el pie de metro# se almacenan los datos obtenidos para la probeta 2!

•

"n la segunda probeta# se realia un ensa$o de tracción que difere del anterior en la velocidad de deormación# que se aumenta a + HmmminI! :ambiEn se sitKa el e%tensómetro al inicio $ se retira al momento de comenar la (uencia!

•

Se miden diámetro $ distancia entre marcas con el pie de metro# se almacenan los datos obtenidos para la probeta *!

/. $esultados Tabla 5.1 imensiones de ambas !robetas

[mm] Largo inicial Largo Final

Probeta 1

Probeta 2

50,00 68,55

50,00 64,95

Diámetro incial

8,95

9,00

Diámetro final

5,80

5,75

Ensayo 1


&


i%ura /.1 "suero vs ,eormación# ingenieril $ 0eal 1verdadero3# para probeta 2


)


i%ura /.2 Nona elástica de la curva esuero. ,eormacion ingenieril para probeta 2

Tabla /.1 Oalores -btenidos o!"lo !e #o"ng [$Pa] 192

P1

% &'([Pa] 57,

Deformaci)n !e fract"ra * +eili +eilienc encia[ ia[-Pa -Pa]] . /longa /longaci) ci)n n 0,1 402,2 7,1

ensa/o de tracción0 va"ores mnimos segn segn norma c2,4 Tabla 5.2 Pro!iedades de" ensa/o

+eitencia a la traccion [Pa] Fl"encia [a]

Tabla /.3

$ra!o !el acero  7243 44283 5653 70

440

560

240

280

50

n $ ? Calculados con distintos ajustes 1ane%o 23 Probeta 1 3ollomon L"!i oni!ere

n 0,2452 0,2465 0,1809

-[Pa] 105,212 2,682 95,951

Ensa&o 2


*


i%ura /.3 Curvas "suero.,eormación# ingenieril $ 0eal para probeta *

i%ura /.) elástica de la curva esuero. ,eormación ingenieril para probeta 2


1,


Tabla 5.4 5a"ores obtenidos de Probetas 1 / 2

P1 P2

o!"lo !e #o"ng [$Pa] 192 85

% &'([Pa] 57, 568,4

Deformaci)n !e fract"ra * +eili +eilienc encia[ ia[-Pa -Pa]] . /longa /longaci) ci)n n 0,1 402,2 7,1 0,29 225,6 29,9

i%ura /./ Curva esuero.deormación ingenieril# probetas 2 $ * i%ura /.4 'mpliación de fgura

11


Tabla 5.5 Es+uer6os de 7"uencia 7"uencia !ara ambas !robetas !robetas

%0[Pa] P1 P2

9 417

4. ;n"lisis Universidad de Santiago de Chile

12


,urante la realiación de este laboratorio# solo se estudió el ensa$o de tracción en si# no se consideró la preparación previa de las probetas# que se estimó# ueron correctamente dispuestas! Luego Luego de reali realiar ar ambos ambos ensa$ ensa$os# os# se obtuv obtuvier ieron on los los datos datos de esuero $ deormación# junto con los de posición que son determinado por la maquina! 4a que el e%tensómetro# que med&a el alargamiento de la probeta# se retiró cuando comenaba la deormación plástica para evi evitar tar

que

se daa aara# los los

datos tos

util tiliad iado os

para ara

dete eterminar la

deormación posterior# se calcularon con la ormula 1<3! ,e los datos obtenidos para el ensa$o 2# que se realió segKn )Ch*++# se grafcó la curva esuero.deormación# esuero.deormación# tanto ingenieril como real# que ue obtenido con las ormulas 1*3 $ 1;3# esto se ve en la fgura
al fnal fnal de la ona ona plást plástic ica a está está pres presen ente te la

deormación deormación heterogEnea# heterogEnea# que se manifesta como bandas de LFders en la probeta traccionada# traccionada# este enómeno es caracter&stico de los aceros aceros de bajo bajo carb carbon ono o! "n la fgur fgura a
"l modu modulo lo de

$oung resultó 2D8HPaI# que es mu$ cercano a lo teórico! Comparando lo valores obtenidos de la tabla
esue esuer ro o de (uenci (uencia a

obtenido que ue de 8D8HMPaI # supera los m&nimo de los tres tipos de aceros especifcados# pero viendo el valor de la resistencia la tracción o U:S# se nota que el obtenido de <>8#8HMPaI# se acerca más al del acero tipo '<=.8<5!


13


"n la tabl tabla a
son de valor valores mu$ cerc cercan anos# os# con

nB+# nB+#*; *;<* <* $ nB+# nB+#*; *;=< =
mostraron mostraron resultados resultados

mu$ mu$ cer cercano canos! s! "l ajust ajuste e de 5ollo 5ollomo mon n es el

que que actu actual alme ment nte e se

considera como el estándar# pero no se podr&a decir si es más e%acto que que los los otro otros s ajuste ajustes! s! ' modo modo de compa comparac ració ión# n# el ajuste ajuste de LudQ LudQi6 i6 most mostrró ser ser el más más cer cercano cano a este este!! Luego uego## toma tomand ndo o en cuen cuenta ta la presencia de bandas de LFders en la fgura
prob probeta eta *!

:ambiEn :ambiEn presenta presenta bandas de LFders# LFders# lo que es de esperarse $a que es caract caracter er&st &stico ico del acero acero ensa$ ensa$ad ado! o!

La fgura fgura
elástica del grafco mencionado anteriormente# $ al igual que para el ensa$ ensa$o o 2# se reali ealió ó una una regr regresi esión ón linea lineall a los los datos# datos# resul resultan tando do un modulo de elasticidad de 8
14


esu esuer ero os s de (uen (uenci cia! a! Se tra traó ó una una para parale lela la a la ona ona elás elásti tica ca del del grafco# en un +#++* de deormación# se nota que las ona de bandas en el ensa$o *# es ma$or que del ensa$o 2! "n la tabla
de

8D8HMPaI

$

;2>HMPaI#

para

lo

ensa$os

2

$

*

respectivamente! "l que estaba uera de norma resultó superior# esto se debe debe al aume aument nto o en la velo veloci cida dad d de deo deorrmaci mación ón## que que difc difcul ultó tó el desliamiento desliamiento de dislocaciones en el material! "sto tambiEn se re(eja en los resultados resultados del porcentaje porcentaje de elongación# elongación# resiliencia resiliencia $ deormación deormación de ractura para la probeta *# que ueron menores al ensa$o normado# lo que indica un comportamiento dierente de deormación rente a una velocidad distinta! "sto se ve gráfcamente en la fgura

1$


5. ?onclusiones "nsa$o 2 •

Se lograron determinar las propiedades mecánicas de un material sometido a tracción unia%ial

•

"l esuero de (uencia resultó resultó 8D8HMPaI

•

"l modulo de $oung resultó 2D*HPaI

•

Para el calculo del n# el ajuste mas cercano a 5ollomon ue el de LudQi6

•

Para el calculo de ?# el ajuste mas cercano a 5ollomon ue el de Considere

•

"l material traccionado corresponde a un acero de construcción '<=.8<5!

"nsa$o * •

"l esuero de (uencia ue menor al )ormado

•

"l U:S# Módulo de resiliencia# porcentaje de elongación $ esuero de ractura# ueron menores a los bajo norma!

•

La velocidad de deormación aecta las propiedades mecánicas del material obtenidas!

•

Se aprendió a trabajar con datos reales de un ensa$o de tracción!


1#


6. ;ne>os 2! Para el ajuste de 5ollomon

i%ura

6.1

Ln1esuero verdadero3 vs Ln1deormación verdadera3para ajuste de 5ollomon

Para

LudQi6


1&


i%ura 6.2 Ln1esuero verdaderoesuero verdaderoesuero (uencia3 vs Ln1deormación Ln1deormación verdadera3para ajuste de LudQi6

"n el cálculo del ajuste de LudQi6# se uso la e%presión/ Ln 9

σ v σ ,

8 = Ln9 K 8 + nLn 9ε v 8


1)


7. $e0erencias •

,! 's6eland# RLa Ciencia e ngenier&a de MaterialesT# rupo "ditorial

beroamErica# tercera edición! •

'lbe 'lbert rto o Mons Monsal alve ve !# !# 'pun 'punte tes s Comp Compor orta tami mien ento to Mecá Mecáni nico co de Sólidos ,epartamento de ngenier&a MetalKrgica US'C5!

•

)ch* )ch*+; +;## 'cer 'cero.b o.bar arra ras s lami lamina nada das s en cali calien ente te para para hor hormigó migón n armado# )orma chilena ofcial!

•

)ch*++# Productos metálicos# ensa$o de tracción# )orma chilena ofcial


1*

informe traccion

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