Prueba De Tension

Objetivo

El alumno aprenderá los conceptos relacionados con la resistencia a la tensión y ley de Hooke, además de identificar los componentes del diagrama de esfuerzo deformación. Se aprenderá el uso correcto de la prensa para la prueba de tensión.

En esta práctica se trataran los siguientes puntos:

Realizar prueba de Tensión en el Laboratorio de la Universidad.

Determinar la resistencia a la tensión de diferentes materiales.

Identificando el tipo de fractura que se presenta en cada caso.

Determinar las propiedades teóricas del material.

Comparar las propiedades físicas obtenidas con las teóricas.

Análisis e interpretación de curva esfuerzo deformación.

Marco Teórico

Resistencia a la tensión: se determina haciendo una prueba estirando los dos extremos de una probeta con dimensiones conocidas y con marcas previamente hechas. Cuando se aplica la fuerza en los dos extremos se mide la deformación relacionándola con la fuerza aplicada hasta que la probeta rebasa su límite de deformación elástica y se deforma permanentemente o se rompe.

Esfuerzo: fuerza que actúa sobre un cuerpo y que tiende a estirarla (tensión), aplastarla (compresión), doblarla (flexión), cortarla (corte) o retorcerla (torsión). El esfuerzo se puede calcular mediante la siguiente fórmula.

F = Fuerza Normal (N) A0 = Área Transversal (m2) σ = Esfuerzo (Pa)

Deformación: es el cambio en el tamaño o forma que sufre un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo. La deformación se puede calcular mediante la siguiente fórmula.

∆L= L_f- L_0

Ɛ: deformación unitaria (%) L_f: Deformación total (m) L_0: longitud inicial (m)

Resistencia: capacidad de un cuerpo para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo. La resistencia se calcula con la siguiente fórmula.

Rm = Resistencia (psi) F = Fuerza Normal (lb) A = Área transversal (in2)

Ley de Hooke: nos dice que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada. A continuación se presenta la fórmula para la ley de Hooke.

σ = Esfuerzo (Pa) E = módulo de Young (Pa) Ɛ = Deformación unitaria (%)

Diagrama esfuerzo deformación: En este diagrama se dibuja una curva la cual expresa Esfuerzo – Deformación que ha sufrido una probeta tanto en esfuerzo como en su deformación en términos de las dimensiones originales. Este diagrama de esfuerzo-deformación se obtiene a partir de una prueba de tensión de una manera dúctil. A continuación en la figura 1 se muestra un diagrama de Esfuerzo – Deformación.

Figura 1. Diagrama Esfuerzo-Deformación.

Interpretación del Diagrama:

Rp: Límite de proporcionalidad.

Rel: Límite de elasticidad.

Rpl: Límite de plasticidad o cedencia.

Tipo de muestras.

Existen diferentes tipos de probetas usadas en la prueba de tensión. Normalmente las probetas de ensayo se obtienen por maquinado de una nuestra del producto trabajado en frío o fundido. La sección transversal de las probetas puede ser circular, cuadrada, rectangular o en casos especiales de cualquier otra forma. A continuación se presentan las características y especificaciones de las probetas utilizadas en la prueba de Tensión. Las probetas más utilizadas son las redondas y planas. A continuación en la figura 2 se muestran los dibujos de las probetas.

Figura 2. Probeta redonda (arriba) y probeta plana (abajo) (medidas en pulgadas)

Las medidas más importantes de la probeta son el diámetro de la zona en observación (o su área transversal) y la longitud calibrada (normalmente es 2 pulg.). La longitud calibrada L0 es la distancia inicial sobre la cual se va a medir la elongación del material. Al aplicar la fuerza axial a la probeta, ésta se comienza a deformar. Esta prueba determina el esfuerzo a la tensión que soporta el material y la elongación que se presenta. En la figura 3 se muestra un esquema de la prueba de tensión: F es la fuerza axial que se aplica a la probeta; Lo es la longitud calibrada; L es la longitud final (después de la prueba); A es el área transversal de la probeta al inicio de la prueba.

Figura 3: esquema de prueba de tensión.

En la selección de un material para una aplicación específica es importante conocer a detalle sus propiedades mecánicas. La capacidad de un material para soportar una carga puede determinarse mediante una prueba de tensión. Los resultados de pruebas como esta pueden determinarse como empíricos más que fundamentales, a pesar de esto son importantes para investigadores o fabricantes.

Explicación de la prueba de tensión.

Se denomina prueba de tensión al ensayo que permite conocer las características de un material cuando se somete a esfuerzos de tracción. La prueba consiste en estirar un material hasta su límite de ruptura durante un período relativamente corto. En ella la muestra se estira a una velocidad de deformación constante, midiéndose como una variable dependiente la carga necesaria para producir una elongación. El objetivo es determinar la resistencia a la rotura y las principales propiedades mecánicas del material que es posible apreciar

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