LABORATORIO Nº1 “ENSAYO DE TRACCIÓN DE UN MATERIAL DÚCTIL”

CONFORMADOS DE METALES

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LABORATORIO Nº1

“ENSAYO DE TRACCIÓN DE UN MATERIAL DÚCTIL”

I.- INTRODUCCIÓN

En la mayoría de las ocasiones, los materiales metálicos se emplean con fines estructurales. Es decir, los componentes fabricados con metales deben responder de forma adecuada a determinadas situaciones mecánicas. La expresión de responder de forma adecuada puede entenderse en muy diferentes sentidos. Así, en muchos casos, significa no fallar en servicio, pero en otros como, por ejemplo, un fusible mecánico, puede significar lo contrario.

En múltiples aplicaciones el factor que limita la vida útil de un componente no es su fractura, si no que puede ser cierto grado de desgaste o el desarrollo de una grieta de cierto tamaño. El abanico de posibilidades se abre aún más cuando se considera la naturaleza de las solicitaciones mecánicas que deben de ser soportadas. Éstas pueden ser constantes en el tiempo o variables, en este último caso, la velocidad de variación puede ser reducida o elevada, pueden actuar de forma localizada o distribuida en el material. Y, en este último caso, la distribución de esfuerzos puede ser uniforme o no.

Todo lo expuesto anteriormente, hay que añadir la que surge de la consideración de otras etapas de la vida de una pieza como, por ejemplo, su conformación. En ciertos procesos de fabricación, se confiere su forma a los productos metálicos por deformación plástica. Para determinar cuáles son las condiciones óptimas de trabajo en estos casos, es necesario conocer cuál es la relación entre los esfuerzos que se aplican y las deformaciones que se producen y cuál es la máxima deformación que admite el material sin llegar a romper.

II.- OBJETIVOS

2.1.-Realizar el ensayo de tracción de un material dúctil.

2.2.-Construir el gráfico tensión vs deformación, con los datos de carga vs              alargamiento, obtenidos de un ensayo de tracción previo.

2.3.-Interpretar la curva de fluencia y obtener los datos básicos de resistencia  mecánica y de ductilidad.

2.4.-Determinar el grado de deformabilidad del material ensayado.

III.- FUNDAMENTO TEÓRICO

3.1.- Ensayo de tracción:

Las probetas para ensayos de tensión se fabrican en una variedad de formas. La sección transversal de la probeta puede ser redonda, cuadrada o rectangular. Para la mayoría de los casos, en metales, se utiliza comúnmente una probeta de sección redonda. Para láminas y placas usualmente se emplea una probeta plana.

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Fig.1. Probeta para ensayo de tracción.

Consiste en someter a una probeta normalizada a cargas de tracción monoaxial progresivas crecientes en una máquina que consta de dos mordazas, una fija y otra móvil, que registra los correspondientes alargamientos y mide la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil. Con los datos obtenidos la curva correspondiente de tensión vs deformación.

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Fig.2. Máquina de Ensayo de Tracción

3.2.- Curva Tensión vs Deformación:

Un material presenta dos zonas en cuanto a su comportamiento ante un esfuerzo de tracción:

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Fig.3.Curva Tensión vs Deformación

1. Zona elástica (OE): Se caracteriza porque al cesa las tensiones aplicadas, los materiales recuperan su longitud inicial.
2. Zona plástica (ES): Pasa la tensión del límite elástico y aunque dejemos de aplicar tensiones de tracción, el material ya no recupera su longitud inicial y será mayor, se produce el alargamiento.

En la zona elástica (OE) hay, a su vez, dos zonas:

1. Zona de proporcionalidad (OP): En la gráfica es una línea recta, es decir, el alargamiento unitario  es proporcional a la tensión ejercida .[pic 6][pic 7]

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La constante se representa por la letra E y se llama módulo de elasticidad longitudinal o módulo de Young. En el sistema internacional, sus unidades son [pic 9]

1. Zona no proporcional (PE): El material se comporta de forma elástica, pero no existe una relación proporcional entre tensión y deformación.

En la zona plástica (BE) hay, a su vez, otras dos zonas:

1. Zona de deformación plástica uniforme o zona de límite de rotura (ER): Se consiguen grandes alargamientos con un pequeño incremento de la tensión. En el punto R existe el límite de rotura y la tensión en ese punto se llama tensión de rotura .[pic 10]
2. Zona de rotura o zona de estricción o zona de deformación plástica localizada (RS): Las deformaciones son localizadas y, aunque disminuya la tensión, el material se deforma hasta la rotura. En el punto D, la probeta se ha fracturado. La sección de la probeta se reduce drásticamente.

Una vez definida la curva de tracción, veamos algunas definiciones:

1. Límite de elasticidad o límite elástico : La tensión a partir de la cual las deformaciones dejan de ser reversibles, es decir, la probeta no se recuperará su forma inicial.[pic 11]

1. Límite de rotura o tensión de rotura : Máximo valor de la tensión observable en un diagrama tensión-deformación. Esta es la máxima tensión que soporta la probeta.[pic 12]

1. Módulo de Young : Constante que representa la relación entre la tensión y la deformación en la zona proporcional. También se llama módulo de elasticidad.[pic 13]

1. Límite de proporcionalidad : La tensión a partir de la cual deja de cumplirse la relación proporcional entre la tensión y deformación y, por lo tanto, se deja de cumplir  la ley de Hooke.[pic 14]

1. Límite de fluencia : Valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la fluencia.[pic 15]

1. Estricción: Es la reducción de la sección que se produce en la zona de rotura.

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Fig.4. Reducción de su área transversal y la ruptura.

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Fig.5. Tensión vs Deformación

3.3.- Parámetros de Ductilidad

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