OBJETIVO PRACTICA 3 Es el obtener las características y propiedades mecánicas básicas en los materiales, a través del comportamiento esfuerzo-deformación elástico y plástico, basado en un ensayo de tensión para su aplicación ingenieril. PROPIEDADES MECÁNICAS EN LOS MATERIALES Características y propiedades mecánicas RESISTENCIA MECÁNICA DUCTILIDAD RIGIDEZ RESILIENCIA TENACIDAD 2 Esfuerzo y deformación F Por equilibrio de fuerzas: F=P Esfuerzo Axial o normal σ = F/A Resistencia Mecánica Resistencia mecánica es la fuerza interna que opone el material en cada unidad de área, a la fuerza aplicada. Resistencia al limite proporcional, σ lp 2. Resistencia al limite Elástico, σ le 3. Resistencia a la cedencia, σ yp P Deformación Unitaria: 4. Resistencia ultima o máxima, σ ut e ε = e/l 5. Resistencia a la ruptura aparente, σ ra 6. Resistencia a la ruptura real, σ rr 3 4
OBTENCIÓN DEL PUNTO DE CEDENCIA: El método para determinar el punto de cedencia se le conoce como método offset o desplazamiento y consiste en trazar una línea o recta paralela a la pendiente de la gráfica a partir de un valor de deformación unitaria de 0.00, 0.002, 0.003 in / in. que representará 0.%, 0.2%, 0.3% de deformación unitaria, el valor más usual es el 0.2%. Ver figura.3.2 Figura 3. Gráfica esfuerzo-deformación, puntos principales. 5 6 OBTENCIÓN DEL PUNTO DE CEDENCIA: ZONAS EN LA GRÁFICA 4 3 5 Figura 3.3 Principales zonas en la gráfica esfuerzo-deformación. 7 8 2
DUCTILIDAD 2.- Para el ensayo de compresión:.- Para el ensayo de tensión: Lf-Lo % Elongacion= Lo x 00 -Af % Re duccion de area= x 00 Lo Af Lf % de Aumentode Area = Af - A % Reduccion de Longitud = L o - L o Lf o x 00 x 00 Se recomienda que los materiales que tengan un % de Elongación, % de Reducción de Área, % de Aumento de Área y % de Reducción de longitud, mayor de 5%, se les consideren dúctiles. Lo Af Lf 9 0 RIGIDEZ: Es el esfuerzo requerido para producir una deformación dada. E = tgθ = σ ε = ( σ σ ) 2, (kg/cm 2, lb/plg 2, N/mm 2 ) ( ε 2 ε ) Se mide a través de la obtención del módulo de elasticidad para carga axial (E). Y representa la tangente de la pendiente en la gráfica esfuerzo vs deformación, este módulo se puede obtener considerando dos puntos sobre la pendiente y realizando un triángulo como se muestra en la figura 3.5 Figura 3.5 Obtención del módulo elástico. 2 3
RESILIENCIA ELÁSTICA Es la propiedad que tienen los materiales de absorber energía hasta su límite proporcional o elástico (energía elástica). R.E.U. = A = ½ σ ε ( Kg -cm / cm 3 ). Resiliencia Elástica Total ( R.E.T. ) RET= ( R.E.U.) ( Vo ) = ( ½ σ ε ) ( V o ) ( Kg-cm ) TENACIDAD : Es la propiedad que tienen los materiales de absorber energía hasta el punto de ruptura. Tenacidad Unitaria (T.U.) = ÁREA TOTAL ( Kg - cm / cm 3 ) Tenacidad Unitaria = /2 ( s LP + s max ) ε max. Tenacidad Total ( T.T. ) = (T.U. )(V o ) ( Kg - cm ) Figura 3.6 Obtención de la resiliencia elástica. AREA TOTAL V o =A o L o volumen inicial Figura 3.7 Obtención de la tenacidad 3 4 Contenido de Reporte. Determinar las características y propiedades para los materiales indicados en excel haciendo una tabla en el archivo de c/ material. 2. Bitácora 3. Grafica total 4. Grafica amplificada hasta cedencia. 5. Tabla de resultados en Excel 6. Identificación de la aleación o material 7. Observaciones 8. Conclusiones TABLA DE RESULTADOS EN EXCELL Las propiedades deben de calcularse con sus formulas y en Excel Bitácora No. Unidades Material Estándar Longitud Total Longitud Recta Longitud Calibración, (inicial) Diámetro Inicial Área Inicial Rango De Carga Velocidad Del Ensayo Volumen Inicial 5 6 4
Diámetro Final Longitud Final Área Final Carga de Cedencia Carga Máxima Carga de Ruptura Resistencia a la Cedencia Resistencia Máxima Resistencia a la Ruptura VALORES FINALES Límite Proporcional Deformación en el Limite Proporcional Deformación a la cedencia Deformación en la resistencia máxima Deformación Máxima (rupt.) Esfuerzo Deformación Esfuerzo 2 Deformación 2 Módulo Elástico VALORES FINALES 7 8 VALORES FINALES Anexos al reporte % De Elongación % De Reducción de Área Resiliencia E. Unitaria Resiliencia E. Total Tenacidad Unitaria Tenacidad Total Textura Del Grano Tipo De Fractura Observaciones del ensayo:. Buscar tablas de las características y propiedades para aceros, fundiciones, aluminio, aleaciones de cobre, plásticos, Madera y otros materiales. 2. Teoría de comportamiento de los materiales en los ensayos de tensión a diferentes temperaturas (busque en ASM Tomos 8 o 9). 9 20 5
BIBLIOGRAFIA:.- Ensaye e inspección en los materiales Autor : Davis,Troxell Y Wiskocil, Editorial: C.E.C.S.A. 2.- ASTM. Volumen 3.0, 8.0, 5.0 Estándar E8, E638 3.- Texto: Resistencia de los materiales Autor.: Beer Y Jhonston, Editorial: Mc Graw-Hill 4.- ASM Volumen:,2, y 8 2 6