OBJETO DEL ENSAYO DE TRACCION

Transcripción

1 OBJETO DEL ENSAYO DE TRACCION UN CUERPO SE ENCUENTRA SOMETIDO A TRACCION SIMPLE CUANDO SOBRE SUS SECCIONES TRANSVERSALES SE LE APLICAN CARGAS NORMALES UNIFORMEMENTE REPARTIDAS Y DE MODO DE TENDER A PRODUCIR SU ALARGAMIENTO. POR LAS CONDICIONES DEL ENSAYO, EL DE TRACCION ESTATICA ES EL QUE MEJOR DETERMINA LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LOS METALES, O SEA AQUELLA QUE DEFINEN SUS CARACTERISTICAS DE RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD. PERMITE OBTENER, BAJO UN ESTADO DE TENSION SIMPLE, EL LIMITE DE ELASTICIDAD O EL QUE LO REEMPLACE PRACTICAMENTE, LA CARGA MAXIMA Y LA CONSIGUIENTE RESISTENCIA ESTATICA, EN BASE A CUYOS VALORES SE FIJAN LOS DE LAS TENSIONES ADMISIBLES O DE PROYECTO ( σadm.) Y MEDIANTE EL EMPLEO DE MEDIOS EMPIRICOS SE PUEDE CONOCER, EL COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL SOMETIDO A OTRO TIPO DE SOLICITACIONES. UN CASO TIPICO ES EL DIAGRAMA QUE NOS PRESENTA EL GRAFICO DE UN ACERO DUCTIL INDICADO EN LA FIGURA, EN DONDE EL EJE DE LAS ORDENADAS CORRESPONDE A LAS CARGAS Y EL DE LAS ABSCISAS CORRESPONDE A LOS ALARGAMIENTOS O DEFORMACIONES LONGITUDINALES EN mm.

2 ANALISIS DEL DIAGRAMA 1) PERIODO ELASTICO. SE OBSERVA EN EL DIAGRAMA QUE EL COMIENZO, DESDE EL PUNTO 0 HASTA EL A, ESTA REPRESENTADO POR UNA RECTA QUE NOS PONE DE MANIFIESTO LA PROPORCIONALIDAD ENTRE LOS ALARGAMIENTOS Y LAS CARGAS QUE LO PRODUCEN (LEY DE HOOKE). DENTRO DE ESE PERIODO Y PROPORCIONALMENTE HASTA EL PUNTO A, LOS ACEROS PRESENTAN LA PARTICULARIDAD DE QUE LA BARRA RETOMA SU LONGITUD INICIAL AL CESAR LA APLICACION DE LA CARGA POR LO QUE RECIBE INDISTINTAMENTE EL NOMBRE DE PERIODO ELASTICO O DE PROPORCIONALIDAD 2) ZONA DE ALARGAMIENTO SEUDOELASTICO LUEGO DEL LIMITE DE PROPORCIONALIDAD SE PRESENTA UN PEQUENO TRAMO LIGERAMENTE CURVO AB, QUE PUEDE CONFUNDIRSE PRACTICAMENTE CON LA RECTA INICIAL, EN EL QUE A LOS ALARGAMIENTOS ELASTICOS SE LE SUMA UNA MUY PEQUENA DEFORMACION QUE PRESENTA REGISTRO NO LINEAL EN EL DIAGRAMA DE ENSAYO. LA DEFORMACION EXPERIMENTADA DESDE EL LIMITE PROPORCIONAL AL B NO SOLO ALCANZA A VALORES MUY LARGOS, SI NO QUE FUNDAMENTALMENTE ES RECUPERABLE EN EL TIEMPO, POR LO QUE A ESTE PUNTO DEL DIAGRAMA SE LO DENOMINA LIMITE ELASTICO APARENTE O SUPERIOR DE FLUENCIA 3) ZONA DE FLUENCIA O DE ESCURRIMIENTO EL PUNTO B MARCA EL INICIO DE OSCILACIONES O PEQUENOS AVANCES Y RETROCESOS DE LA CARGA CON RELATIVA IMPORTANTE DEFORMACION PERMANENTE DEL MATERIAL. ESTE PERIODO DE ESCURRIMIENTO SURGE COMO CONSECUENCIA DEL FENOMENO DE FLUENCIA QUE, EN ESTE CASO Y A TEMPERATURA, SE PRODUCE SIN AUMENTO DE CARGA, RESULTANDO UNA SIGNIFICATIVA CARACTERISTICA DE LOS ACEROS DUCTILES. LAS OSCILACIONES EN ESTE PERIODO DENOTAN QUE LA FLUENCIA NO SE PRODUCE SIMULTANEAMENTE EN TODO EL MATERIAL, POR LO QUE LAS CARGAS SE INCREMENTAN EN FORMA ALTERNADA, FENOMENO QUE SE REPITE HASTA QUE EL ESCURRIMIENTO ES TOTAL Y QUE NOS PERMITE DISTINGUIR LOS LIMITES SUPERIOR E INFERIOR DE FLUENCIA. 4) ZONA DE ALARGAMIENTO HOMOGENEO DE TODA LA PROBETA MAS ALLA DEL PUNTO FINAL DE FLUENCIA C, LAS CARGAS VUELVEN A INCREMENTARSE Y LOS ALARGAMIENTOS SE HACEN MAS NOTABLES, ES DECIR QUE SE ENTRA EN EL PERIODO DE LAS GRANDES DEFORMACIONES, LAS QUE SON UNIFORMES EN TODA LA PROBETA HASTA LLEGAR A D, POR DISMINUIR, EN IGUAL VALOR, EN TODA LA LONGITUD, LA DIMENSION LINEAL TRANSVERSAL.

3 EL FINAL DEL PERIODO DE ALARGAMIENTO HOMOGENEO QUEDA DETERMINADO POR LA CARGA MAXIMA, A PARTIR DE LA CUAL LA DEFORMACION SE LOCALIZA EN UNA DETERMINADA ZONA DE LA PROBETA, PROVOCANDO UN ESTRECHAMIENTO DE LAS SECCIONES QUE LAS LLEVAN A LA ROTURA, AL PERIODO D/ E SE LO DENOMINA ESTRICCION. EN LA ZONA PLASTICA SE PRODUCE, POR EFECTO DE LA DEFORMACION, UN PROCESO DE ENDURECIMIENTO, CONOCIDO EL NOMBRE DE "ACRITUD, QUE HACE QUE AL ALCANZAR EL ESFUERZO, LA RESISTENCIA DEL METAL, ESTE AL DEFORMARSE ADQUIERE MAS CAPACIDAD DE CARGA, LO QUE SE MANIFIESTA EN EL GRAFICO EN EL PUNTO D. 5) ZONA DE ESTRICCION EN EL PERIODO DE ESTRICCION, LA ACRITUD, SI BIEN SUBSISTE, NO PUEDE COMPENSAR LA RAPIDA DISMINUCION DE ALGUNAS SECCIONES TRANSVERSALES, PRODUCIENDOSE UN DESCENSO DE LA CARGA HASTA LA FRACTURA.

4 ENSAYO DE TRACCION Probeta: La probeta es el material a ensayar. Probetas industriales: Son las probetas que se utilizan sin mecanizar, es el material tal como se entrega para su utilización. Probetas normalizadas: Son aquellas que se mecanizan de acuerdo a una norma determinada, (SAE, DIN, IRAM, A.S.T.M. etc.) Probetas proporcionales: Son aquellas probetas que se fabrican por razones de dimensiones o de máquina siguiendo la ley de semejanza:

5 Definiciones: Longitud calibrada (lc): Parte de la probeta de sección constante, preparada para marcar. Longitud inicial (lo): Distancia entre marcas de referencia, antes de ensayar la probeta. Longitud final (lf ): Distancia entre marcas de referencia, luego de la rotura de la probeta cuando las partes de la misma son unidas cuidadosamente y alineadas. Diámetro (d): Diámetro de la sección de la probeta, cuando ella es circular. Para otras secciones, este término indica el diámetro del círculo circunscripto más pequeño, que contiene el contorno de la sección y no pasa necesariamente por más de dos puntos. Sección: Área transversal de la probeta, dentro de la longitud calibrada, que puede ser circular, cuadrada, rectangular o de cualquier otra forma. Sección inicial (So): Sección de la probeta antes de iniciarse el ensayo Sección final (S): Mínima sección de la probeta después de la rotura. Carga máxima (Qm): Fuerza máxima que soporta la probeta durante el ensayo. Carga final (Qf ): Fuerza que actúa sobre la probeta en el momento de la rotura. Tensión (σ): Para el alcance de esta norma, en un instante del ensayo la carga de ese instante, dividida por la sección inicial. Alargamiento (l): Deformación longitudinal del cuerpo originado por un esfuerzo de tracción, que se pone de manifiesto por el aumento de su longitud en el sentido de la fuerza. Alargamiento permanente porcentual: Alargamiento permanente originado por un esfuerzo preestablecido, cuando este se suprime, y expresado como porciento de la longitud inicial. El símbolo de este alargamiento se completa por un índice que indica la tensión alcanzada. Alargamiento de rotura (δ): Alargamiento permanente porcentual, luego de la rotura.

6 Estricción (φ): Máxima reducción de la sección transversal de la probeta producida por un esfuerzo de tracción, referida a la sección inicial. Limite de proporcionalidad (σp): Máxima tensión que un material es capaz de soportar sin que las deformaciones dejen de ser proporcionales a los esfuerzos, es decir, sin apartarse de la ley de Hooke. Limite de fluencia (σz): Tensión a la cual se produce el primer alargamiento permanente de la probeta, sin aumento o con disminución de la carga. Limite convencional de fluencia (σ0,2): Tensión en la que se produce una vez suprimida la carga, un alargamiento del 0,2 % de la longitud inicial. Tensión correspondiente a un alargamiento prescripto: Tensión que corresponde, después de la supresión de la carga, a un alargamiento permanente porcentual prescripto. El símbolo de esta tensión se completa con un índice de alargamiento porcentual prescripto. Resistencia a la tracción (σt): Tensión normal a la sección correspondiente a la carga máxima. Longitud calibrada de las probetas proporcionales, será igual a l0 + 2 d0 Las marcas que se efectúan sobre las probetas, no deben afectar las características de estas, utilizándose preferentemente tintas especiales. Si la rotura de la probeta se produce dentro del tercio medio de la longitud entre marcas, entonces el alargamiento se calcula uniendo los trozos y midiendo directamente. Si la rotura de la probeta se produce fuera del tercio medio de la longitud entre marcas, entonces el alargamiento se procede de la siguiente forma: Se marca la probeta en por ejemplo 3 divisiones, en el trozo corto, a la primera marca que aparece le ponemos 0 y así hasta terminar, medimos desde el borde hasta la última marca y a esa dimensión la llamamos l'. En el trozo grande, a la primer marca le ponemos 1 y enumeramos a continuación las otras marcas hasta llegar a 10, medimos desde el borde hasta la última marca y a esa dimensión la llamamos l", luego medimos en el trozo largo desde la marca 10 hasta las que faltan para llegar a 10 en el trozo corto, esto será l'" entonces l = l'+l"+ l'"

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8 PREPARACION DEL INFORME PARA EL ENSAYO DE TRACCION PASOS: 1ro. Responda las preguntas relativas a conceptos / resultados de la práctica 2do. Explique conclusiones de los diferentes ensayos realizados con el equipo. Presentar en el informe las repuestas de los pasos anteriores (no las primeras hojas de explicación teórica / conceptos) 1ro. Responda las siguientes preguntas: Ensayo en general, conceptos teóricos / prácticos: 1 ) Describa los diferentes parámetros* establecidos en el equipo para realizar el ensayo, dimensionales de la probeta y mecánicos del equipo. *Parámetros: Material (tipo), sección, velocidad del ensayo (tracción y retorno), carga máxima admisible en el equipo, otros parámetros de seguridad, etc. 2 ) Dibujar (con ayuda de Excel) la curva Tensión / Deformación con los valores resultantes del ensayo. Tener en cuenta desechar los valores de inicio de la curva (erróneos) para obtener una curva correcta de acuerdo a las zonas de la misma (Región lineal, fluencia, deformación, carga máxima, estricción, etc.) 3 ) Calcular las propiedades mecánicas (con ayuda de la curva / ecuaciones conocidas): a) Tipo de rotura; b) Módulo de elasticidad; c) Tensión de Fluencia (Limite convencional 0.2 y limite de fluencia); d) Resistencia a la tracción; e) Ductilidad (Alargamiento porcentual, reducción del área de estricción) 4 ) Compare los resultados del ensayo con las propiedades mecánicas del material ensayado (buscar información extra del material ensayado)

9 2do. Conclusiones de la práctica 5 ) Explique las conclusiones de los diferentes ensayos realizados con el equipo, con respecto a las curvas, valores de Tensiones, etc. EJEMPLO DE CURVA OBTENIDA EN LA MAQUINA DEL LABORATORIO