Laoratoria De Tension

ENSAYO DE TENSION

OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Familiarizar al estudiante con el proceso de obtención de las propiedades mecánicas de metales ferrosos y no ferros, empleando el ensayo de tensión.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer cómo, se realiza el ensayo y que información se puede extraer a partir de los datos registrados.

Adquirir destreza en el cálculo de propiedades mecánicas como: resistencia a la tensión, límite elástico, límite de fluencia, ductilidad, etc.

Establecer la diferencia cuantitativa entre propiedades mecánicas como: ductilidad, tenacidad, elasticidad y resistencia.

Observar la diferencia éntrelas propiedades mecánicas de los materiales ensayados.

INTRODUCCIÓN

Los metales (ferrosos y no ferrosos) son utilizados en diseños de ingeniería, por lo regular en elementos estructurales, ya que poseen propiedades mecánicas que los hacen aptos para diversas aplicaciones. En consecuencia, la evaluación de las propiedades mecánicas es fundamental para llevar a cabo operaciones de manufactura teniendo en cuenta que se pueden procesar y moldear deformándolos plásticamente a través de la aplicación de fuerzas externas; el efecto de las fuerzas sobre el comportamiento de los materiales se puede analizar mediante el ensayo de tensión, objetivo de este laboratorio. [1], [2].

El ensayo de tensión es el método más común para determinar propiedades mecánicas de metales, aleaciones y otro tipo de materiales, tal como la resistencia, ductilidad, tenacidad, módulos elásticos y capacidad de endurecimiento por deformación. Asimismo, mide la resistencia de un material a una fuerza estática o gradualmente aplicada [3]. Generalmente se utilizan probetas y estas se preparan de acuerdo a las especificaciones ASTM o bien se disponen en concordancia con los criterios de organización en cada país [1], [2].

En el ensayo inicialmente se mide con un pie de rey o vernier (Ver figura 1) la longitud de la probeta original, es decir, la longitud sin deformación; esto con el fin de determinar la magnitud de la deformación en el material cuando finalice la prueba.

Posteriormente, la probeta con geometría definida, se monta entre las mordazas del banco para ensayo de tensión (Ver figura 2), para ser sometida a una carga en dirección uniaxial en el sentido del eje de la muestra. Una vez se obtienen los datos, el resultado inmediato es una curva de carga contra elongación, no obstante, los resultados se pueden convertir en datos de tensión para así construir una gráfica de esfuerzo-deformación [1], [4].

Por otra parte, la resistencia de un material es su habilidad para soportar una carga aplicada sin fallar o deformarse significativamente. Entre más sea la carga que un material puede soportar, mayor es su resistencia [5].

Fig.1. Pie de Rey o calibrador.

Fuente: Femto Instruments, http://www.femto.es/pie-de-rey-analogico-con-muelle-auto--rango-0150-mm--resolucion-005-mm-p-1-50-154/

Las medidas de resistencia pueden ser de uso universal y describen la relación entre la carga soportada sobre el área de la sección transversal, denominada esfuerzo.

Fig.2. Prueba de Tensión

Fuente: J.F. Shackelford; “Ciencia de Materiales para Ingenieros”; Prentice Hall Hispanoamericana S.A.; 1992; Ed. 3; Pág. 332.

Se han clasificado dos tipos de esfuerzos, el ingenieril y el real. El esfuerzo ingenieril (esfuerzo nominal σ) se define como la relación de la carga aplicada (P) al área transversal original (A0) de la probeta:

σ=P/A_0 (1)

Y el esfuerzo real se define como la relación de la carga (P) al área transversal real (A) de la probeta, es decir, el área instantánea y por tanto verdadera:

σ_real=P/A (2)

En cuanto a la deformación, que por definición se entiende como el cociente entre el cambio de longitud de la muestra en dirección de la fuerza y la longitud original [4]; a partir de la acción de una fuerza de tensión uniaxial sobre una muestra se calcula para el caso ingenieril:

ε= (l-l_o)/l_o (3)

En donde l_0 es la longitud inicial de la muestra y l la nueva longitud de la muestra después de haber sido alargada.

Para el caso de la deformación real (deformación natural o logarítmica), se considera que el alargamiento de la probeta consiste en incrementos de cambio instantáneos de longitud [2], en consecuencia, se calcula como:

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