Informe 1: Ensayos de Tracción Ciencias de los Materiales CM3201

Transcripción

1 Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ciencia de los Materiales Informe 1: Ensayos de Tracción Ciencias de los Materiales CM3201 Alumno: Pablo J. Cabello H. Grupo: 1 Ayudante: Cristóbal Bravo Fecha Realizacion: 28/Agosto/2012 Fecha Entrega: 29/Agosto/2012

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3 Índice 1. Resumen 4 2. Desarrollo Introduccion Metodologia Resultados Graficos Propiedades Discusión Bibliografia 9 3

4 1. Resumen En este laboratorio se busca obtener las propiedades de 3 materiales (Bronce, Aluminio y Acero SAE 1020), usando los datos obtenidos en un ensayo de tracción, las propiedades a medir serán el Limite de fluencia, el Esfuerzo máximo, Deformación máxima a la Ruptura, Tenacidad y Ductilidad, para realizar tales mediciones se analizaran las curvas de Esfuerzo vs Deformación, formadas con los datos obtenidos del ensayo. 2. Desarrollo 2.1. Introduccion Tal como se dijo en el resumen, para esta experiencia se realizó un ensayo de tracción, en esta operación se somete a una probeta a una carga que aumenta de forma gradual hasta que se llega al punto de ruptura de la probeta, pasando por 4 zonas distintos, tales comportamientos se notaran en los grafícos de Esfuerzo vs Deformación, estos zonas corresponden a: Deformación elástica: Durante esta el material sigue la Ley de Hooke, comportándose lineal al esfuerzo aplicado, si se deja de aplicar fuerza en este punto el material volvera a su estado original. Fluencia: Tras alcanzado el Limite de fluencia del material este se deforma bruscamente sin un aumento considerable de la carga aplicada, este cambio brusco se debe a las impurezas presentes en el metal. Deformación plástica: En esta las deformaciones ya no siguen la Ley de Hooke, pero, si se deja de de aplicar fuerza en un punto de esta zona, el material volverá a un tamao siguiendo una recta imaginaria desde este punto, con pendiente igual al Modulo de Young Estricción: Esto solo ocurre en materiales suficientemente dúctiles, en esta etapa las deformaciones en la probeta empiezan a concentrarse en una parte de la misma, la cual ve reducida su sección transversal, esto seguirá hasta que finalmente ocurra la ruptura del material. 4

5 2.2. Metodologia Como se explico anteriormente, las propiedades que queremos medir se pueden obtener a partir del gráfico Esfuerzo vs Deformación de la siguiente manera: Limite de fluencia: En el gráfico corresponde al punto en que la curva deja de comportarse de forma aproximadamente lineal (con pendiente igual al modulo de Young). Esfuerzo Maximo: Tal como dice el nombre corresponde al Esfuerzo máximo que resiste la probeta, se obtiene directamente de los datos entregados por el ensayo. Deformación Máxima a la Ruptura: Corresponde a la deformación máxima de la probeta previo a la ruptura, se puede obtener fácilmente buscando la deformación máxima dada en los datos que se obtuvo del ensayo. Tenacidad: Corresponde a la energía absorbida por el material, para este caso se calculara la tenacidad promedio para cada probeta a partir de los datos medidos en el ensayo. Ductilidad: Se sabe que la ductilidad cuantifica la capacidad del material para deformarse sin romperse, con tal de analizarla se utilizaran las medidas de largo y ancho de cada probeta, de forma previa y posterior al ensayo. 5

6 2.3. Resultados Graficos Con los datos que entrego el ensayo se obtuvieron los siguientes gráficos: 6

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8 Propiedades A partir de tales datos además se pudieron medir las siguientes propiedades: Metal Límite de Fluencia Esfuerzo Máximo Tenacidad Promedio Deformación máxima Acero 640[M P a] 668,37[M P a] 9024,6 0,13833[mm/mm] Aluminio 200[M P a] 233,71[M P a] 3023,2 0,12648[mm/mm] Bronce 350[M P a] 471,83[M P a] 7160,2 0,13377[mm/mm] Con tal de analizar la dúctilidad se utilizaran los valores de Reducción de Área de la Probeta y de Elongación de la misma: Metal Reducción de Area Elongación Acero 0,663 0,083 Aluminio 0,635 0,060 Bronce 0,328 0,090 De estos datos se puede ver que, de forma definitiva el Acero es mucho mas dúctil que el Aluminio el Bronce. El tema se vuelve mas complicado al tratar de ver cual es mas dúctil entre el Aluminio y el Bronce, puesto que si bien el Aluminio redujo mas su área, se elongo menos que el bronce, pero cabe notar que la reducción del área del aluminio es mayor, comprada con la reducción ocurrida en el bronce, que la elongación en el bronce, comparada con la elongación en el aluminio, por tanto podemos decir que el aluminio es mas dúctil que el bronce Discusión Cabe notar para el acero que las propiedades medidas en ambas tablas son consistentes con el hecho que este material se utilice como refuerzo en el concreto en las construcciones, esto pues el acero posee un buen comportamiento frente a la deformación. Por su parte en el bronce cabe notar el hecho que, si bien todos las datos tienen algún grado de error y por tanto afectan nuestros resultados, los datos obtenidos en el bronce además tienen otros problemas, uno puede verse en el gráfico, y corresponde a las caídas de Esfuerzo, tales caídas pueden deberse a distintos factores y producen errores cuando se calculan las propiedades del material, el otro problema es el tipo de ruptura que sufrió el bronce, ya que debido a sus características no formo una zona de estricción, y sufrió una ruptura frágil. 8

9 3. Bibliografia 1. Donoso, E., Ciencia de los Materiales. Cuaderno de Trabajo. U-cursos. 2. Callister, William D. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. Editorial Revert S.A. Barcelona