Diapositivas Tracción en Aceros

TRACCION EN ACEROS
BIBLIOGRAFIA
► Davis,
H. y Troxell, G. Ensaye e inspección de
los Materiales en ingeniería. Ed. Continental
S.A. México. 1979.
► Helfgot, A. Ensayo de materiales. Ed. Kapeluz.
Buenos Aires. 1979.
● Introducción a la caracterización de materiales.
Ensayos que permiten obtener propiedades
mecánicas, tales como:
- reistencia: capacidad de absorber cargas.
- ductilidad: capacidad para deformarse
plásticamente hasta la rotura.
● Caracterización del acero que se utiliza como
armadura para el HºAº.
Algunos
conceptos
vinculados
al
tema
Deformaciones elásticas: son las deformaciones
que desaparecen cuando dejan de actuar las
cargas, el material vuelve a sus dimensiones
originales,
son
deformaciones
reversibles.
Deformaciones plásticas: son las deformaciones
que permanecen cuando dejan de actuar las
cargas, el material no vuelve a sus dimensiones
originales, son deformaciones irreversibles.
Extensómetros: son dispositivos capaces de medir
las deformaciones que se producen en el material
mientras se lo somete a las cargas.
Extensómetro a cuadrante o de dial: es un dispositivo
mecánico de lectura directa que mediante un sistema
de engranajes amplia las deformaciones que se
producen en el material y las transforma en giros de
las agujas del dial.
- sensibilidad del extensómetro: es el valor de la
menor deformación que se puede apreciar.
- base de medida del extensómetro (bo): distancia
entre las cuchillas de apoyo sobre el material, entre
las cuales se mide la deformación.
Extensómetro a cuadrante o de dial
Reloj Comparador
Soportes de base magnética
Algunos conceptos vinculados al tema
Tensiones
σ = P / Ao
P: carga
Ao: sección de la barra, Ao = π.d2 / 4
Deformaciones específicas
Ԑ = ∆l / base del extensómetro
∆l = lectura . sensibilidad extensómetro
ENSAYO DE TRACCION
Puntos Característicos
P
●D
A límite de proporcionalidad
B límite de elasticidad
B●
●A
●C
●E
BC zona de fluencia
D carga máxima, de rotura,
o resistencia a tracción
E punto de arrancamiento
∆l
Diagrama tensión - deformaciones
σ
[MPa]
σ = P/Ao y Ԑ = ∆l / bo
BC zona de fluencia, permite
obtener: σfl = Pfl / Ao
●D
●B ●C
σ = E.Ԑ
ley de Hooke
D tensión máxima, de rotura,
o resistencia a tracción:
σrot = Prot / Ao
E = 2.1x106 kg/cm2
módulo de elasticidad o de Young
 [%]
Deformaciones
σ
[MPa]
e p
epu
epl
 [%]
Determinación Gráfica
de las Deformaciones Específicas
t = p + e
σ
[MPa]
●A
p
t
e
 [%]
Deformaciones específicas totales para
distintos puntos del diagrama
σ
[MPa]
0.1
4
15
20
 [%]
Diagrama  -  convencional y verdadero
σ
[MPa]
 uniformes
 localizadas
verdadero
inicio de la estricción
Diagrama Convencional:
convencional
 [%]
 = P/Ao
Ԑ = ∆l/lo
Ao = área inicial de la barra
lo = longitud de referencia
 iv = Pi / Ai
Ԑ iv = ∆li / lo = (li - lo) / lo
Pi = carga para un cierto instante
Ai = sección en el momento de
aplicación de Pi
Diagrama Verdadero:
Diagrama  -  verdadero
σiv
rotura
def. elasto plásticas localizadas
comienzo de la estricción
def. elasto plásticas uniformes iv = k (iv)n
σfl
aceros: k=50, n=0.28
fluencia
σiv = E.
iv
iv
 -  y P - ∆l
convencional y verdadero
σ
[MPa]
 [%]
P [kg]
∆l [mm]
Ensayo de Tracción. Caracterización del Acero
Resistencia
● Tensión de Fluencia
fluencia se utiliza para el dimensionado.
admisible = fluencia / δ
fluencia = Pfluencia / Ao
(1.7 a 2)
● Tensión de Rotura
rotura permite conocer la resistencia a tracción del
acero.
rotura = Protura / Ao
Ensayo de Tracción. Caracterización del Acero
Ductilidad
● Alargamiento porcentual a rotura
δ(%) = ((Lf – Lo) / Lo) . 100
● Estricción porcentual a rotura
Φ(%) = ((Ao – Af) / Ao) . 100
● Plegado
D
d
L = D+3 d
Barras lisas y conformadas o corrugadas
barras lisas
barras corrugadas
Frente
Dorso
tensión característica
diámetro nominal
de fluencia en MPa (1MPa=10.2 kg/cm2)
Diámetro Nominal y Diámetro Equivalente
Diámetro Nominal (dn): es la forma de designar a
una barra por su diámetro expresado en milímetros,
se
utiliza
para
la
comercialización
del acero y para el diseño estructural.
Diámetro Equivalente: es el diámetro de una barra
lisa que posee la misma masa por unidad de
longitud
que
la
barra
conformada.
de = 12.74 (masa [gr] / longitud [mm])0.5
La determinación del de toma importancia cuando se
requiere comprobar que la barra que se este adquiriendo no
tenga un valor de de menor que el dn asignado (de ˃ dn).
Fractura Dúctil. Copa y Cono
Micromecanismo
Efecto Macroscópico
copa
cono
Tipos de Fracturas
muy dúctil
dúctil
frágil
Representación gráfica del δ(%)
En el ensayo de tracción el δ(%) evalúa las
deformaciones plásticas hasta la rotura.
σ
[MPa]
PU
PL
δ =

PT
 [%]
Ley de Homología de Barba
Para que los δ(%) de dos o más ensayos sean
comparables,
las
probetas
deben
ser
geométricamente semejantes.
∆ l = α. Lo+ β.(Ao)0.5
δ = ∆ l / Lo = α + (β.(Ao)0.5) / Lo
(Ao)0.5 / Lo
k = Lo / (Ao)0.5
debe permanecer constante
k = 11.3 probetas largas (Lo=10d)
k = 5.65 probetas cortas (Lo=5d)
Ley de Homología
k = Lo / (Ao)0.5 = 11.3
11.3 = Lo /(π.d2 /4)0.5 = Lo / 0.89 x d
Lo = 11.3 x 0.89 x d
probetas largas: Lo = 10d
k = Lo / (Ao)0.5 = 5.65
5.65 = Lo /(π.d2 /4)0.5 = Lo / 0.89 x d
Lo = 5.65 x 0.89 x d
probetas cortas: Lo = 5d
Ley de Homología
Para un mismo tipo de acero se cumple:
Φ = 16 mm
k = Lo / (Ao)0.5 = 10 d / (π.d2 /4)0.5 = 11.3
Φ = 20 mm
k = Lo / (Ao)0.5 = 10 d / (π.d2 /4)0.5 = 11.3
Ley de Homología
Cuanto menor es Lo mayor es el valor del δ.
δ = ∆ l / Lo = α + (β.(Ao)0.5) / Lo
Para un mismo tipo de acero α y β valen lo mismo
δ(5d) = (π.d2 /4)0.5 /Lo = (π.d2 /4)0.5 /5d = 0.177 ≈ 18%
δ(10d) = (π.d2 /4)0.5 /Lo = (π.d2 /4)0.5 /10d = 0.089 ≈ 9%
δ(5d) ≈ 2 δ(10d)
Tensión Convencional de Fluencia – σ0.2
σ0.2: tensión que se corresponde con una
deformación permanente del 0.2%.
Tensión Convencional de Fluencia – σ0.2
Ԑ0.2 surge de considerar una deformación máxima admisible
compatible con el comportamiento en servicio.
σ0.2
Tensión Convencional de Fluencia – σ0.2
σ0.2
 0.2

x10-2
Acero ADN 420
ADN: Acero de Duraza Natural.
420 corresponde al valor característico del límite de
fluencia para barras según normas IRAM-IAS U
500-528.
Propiedades mecánicas
- límite de fluencia: 420 MPa
- resistencia a tracción: 500 MPa
- alargamiento porcentual min.(10d): 12 %
- presentación:
barras de 12 metros en paquetes de 2000 Kg.
(Ø: 6 - 8 - 10 - 12 - 16 - 20 - 25 - 32 mm.)
rollos de 500 Kg. (Ø: 6 - 8 - 10 - 12 mm.)
Acero AL 220
AL: Acero Liso
220 corresponde al valor característico del límite de
fluencia para barras según normas IRAM-IAS U
500-502.
Propiedades mecánicas
- límite de fluencia: 220 MPa
- resistencia a tracción: 340 MPa
- alargamiento porcentual min. (10d): 18 %
- presentación:
barras de 12 metros en paquetes de 2000 Kg.
(Ø: 6 - 8 - 10 - 12 - 16 - 20 - 25 – 32 mm.)
rollos de 500 Kg. (Ø: 6 - 8 - 10 - 12 mm.)
σ
[MPa]
1MPa = 1 N/mm2 = 10,2 kgf/cm2
500
ADN 420
340
AL 220
12
18
 [%]
Resiliencia
Energía que absorbe y acumula el material en
período elástico. Es el trabajo que el material es
capaz de devolver una vez que dejan de actuar las
cargas.
Para el cálculo se considera el área bajo la curva en
período elástico.
σ [MPa]
Resiliencia = σ d
R=E
 d = ½.E. 2
R = ½. σ2/E
Energía elástica de
deformación

Tenacidad
Energía acumulada por el material hasta la rotura.
Para el cálculo se considera toda el área bajo la
curva σ - .
Tenacidad = σ d
σ [MPa]

Tenacidad


Distintos tipos de Diagramas  - 
Deformación elástica más deformación plástica y estricción
(material dúctil)




Deformación elástica más deformación
plástica sin estricción
(material semi-dúctil)


Deformación elástica sin
deformación plástica
(material frágil)

