LABORATORIO DE METALURGIA MECÁNICA BUCARAMANGA

PRÁCTICA #3.

MEDIDAS DE LA DUCTILIDAD EN UN ENSAYO DE TRACCIÓN

JOHN MAURICIO ENTRALGO NEIRA

DAVID LEANDRO PINZÓN CASTAÑEDA

Grupo: K4

Docente:

Ing. AFRANIO ANTONIO CARDONA GRANADOS

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

LABORATORIO DE METALURGIA MECÁNICA

BUCARAMANGA

2015

INTRODUCCIÓN

Durante el ensayo de tracción realizado durante esta práctica, se fallaron dos series de probetas llevadas a rotura, donde se tomaron como variables de experimentación el cambio en la longitud y los diámetros, y por otra parte, se tomó un parámetro geométrico de relación de manera constante, se pretende determinar si el material usado cumple con el comportamiento representado en la ley de Barba y a su vez se realizaran varios cálculos para cuantificar el comportamiento dúctil del material cuantificando dicha información en forma de tablas y gráficas.

RESUMEN

En el caso de la deformación unitaria final desde la parte experimental y teórica, ha quedado establecido para el caso cuando se falla una probeta a tracción que dicha situación va a depender de la longitud de prueba inicial y de las dimensiones de la sección transversal. Esta situación se presenta porque cuando al analizar la deformación total se observa dos componentes, la primera es una deformación uniforme que se da de tal manera hasta que se forma la estricción e inmediatamente se da una deformación localizada al instante que se inicia dicha estricción.

La primera de estas dos componentes, la deformación uniforme, va a depender de la naturaleza del material, las condiciones metalúrgicas del material, propiedades mecánicas y de la formación de la estricción, también influye de forma directa el tamaño de grano y la geometría de la probeta.

De tal manera se puede expresar mediante la siguiente ecuación:

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

Esta ecuación nos indica que la elongación unitaria final va a ser función de la longitud unitaria inicial, y también se puede observar que entre más corta sea la probeta, mayor será la elongación final.

También se tiene la siguiente relación para la deformación localizada:

[pic 6]

[pic 7]

Tomando las dos ecuaciones anteriores se obtiene lo que se conoce como la ley de barba:

[pic 8]

En el caso que se desee comparar las deformaciones en un ensayo de tracción se necesita que la geometría de las probetas sea similar y se debe mantener el parámetro geométrico para generar dicha comparación.

OBJETIVOS

General:

• Determinar la ductilidad de un material conocido al ser sometido a un ensayo de tracción hasta rotura.

Específicos:

• Analizar el efecto de la forma y el tamaño de la probeta en el ensayo de tracción y analizar cómo afecta la ductilidad.
• Comprobar por medio del ensayo de tracción que el material a analizar cumple con la ley de Barba para la elongación final.
• Realizar y analizar una gráfica de deformación unitaria Vs  sobre cómo se comporta el material.[pic 9]
• Realizar y analizar una gráfica de deformación unitaria Vs  sobre cómo se comporta el material.[pic 10]
• Calcular la resiliencia y la tenacidad para cada probeta de cada serie que se ensayaron en el laboratorio.

EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES

• 6 varillas de acero 1020 de la siguiente manera:

Cuatro de  de diámetro y con las siguientes longitudes: dos varillas de , una de  y una de .[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

Dos varillas con diámetros y longitudes distintas, de tal manera: una varilla con un diámetro de  y longitud ; y otra varilla con un diámetro de  y longitud .[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18]

• Máquina para ensayo de tracción Shimadzu.
• Pie de rey.
• Cinta métrica.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

• Primera parte: serie de tres varillas con mismo diámetro diferente longitud.[pic 19][pic 20][pic 21][pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

• Segunda parte: serie de tres varillas de diferentes diámetros manteniendo parámetro geométrico.[pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

[pic 33][pic 34]

[pic 35]

[pic 36]

CÁLCULOS Y RESULTADOS

1. Para la primera serie, con longitud variable y diámetro constante:

• El grafico que veremos a continuación se obtuvo para una varilla de 6 mm, pero variando la longitud de prueba.

Tabla 1: Datos calculados y obtenidos experimentalmente para la primera serie.

Calculo de las deformaciones unitarias teóricas:

• Primera varilla (127 mm):

[pic 40]

• Segunda varilla (80 mm):

[pic 41]

• Tercera varilla (53 mm):

[pic 42]

[pic 43]

Gráfica 1: Deformación unitaria Vs 1/L0 para la primera serie.

Calculando el área inicial de las tres varillas con diámetro constante (D=6mm):

[pic 44]

De la gráfica se obtiene al encontrar la ecuación de la línea de tendencia el valor de la pendiente y el punto de corte que serían respectivamente:

; [pic 45][pic 46]

Para la ley de barba:

[pic 47]

Análogo a la ecuación de una línea recta:

[pic 48]

Se puede hacer la analogía con los datos de pendiente y punto corte obtenidos anteriormente en la gráfica 1:

[pic 49]

[pic 50]

De la relación de la pendiente se puede obtener el valor de [pic 51]

[pic 52]

Reescribiendo la ley de barba con los datos calculados:

[pic 53]

Verificando que se cumpla la ley de barba para cada caso con situación de longitud inicial variable:

• Primera varilla (127 mm):

[pic 54]

• Segunda varilla (80 mm):

[pic 55]

• Tercera varilla (53 mm):

[pic 56]

2. Para la segunda serie, diámetro inicial diferente y  manteniendo parámetro geométrico.

• La grafica se obtuvo realizando un ensayo de tracción para tres varillas del mismo material (ACERO) pero de diferentes diámetros.

Tabla 2: Datos calculados y obtenidos experimentalmente para la segunda serie

Calculando el parámetro geométrico para las tres varillas:

• Primera varilla (127 mm):

[pic 59]

• Segunda varilla (80 mm):

[pic 60]

• Tercera varilla (53 mm):

[pic 61]

Calculo de las deformaciones unitarias teóricas:

• Primera varilla (127 mm):

[pic 62]

• Segunda varilla (80 mm):

[pic 63]

• Tercera varilla (53 mm):

[pic 64]

Calculando el área inicial de las tres varillas:

...