Informe 1: Ensayos de Tracción Ciencias de los Materiales CM3201

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas
Departamento de Ciencia de los Materiales
Informe 1: Ensayos de Tracción
Ciencias de los Materiales CM3201
Alumno: Pablo J. Cabello H.
Grupo: 1
Ayudante: Cristóbal Bravo
Fecha Realizacion: 28/Agosto/2012
Fecha Entrega: 29/Agosto/2012
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Índice
1. Resumen
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2. Desarrollo
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2.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.2. Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.3. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.3.1. Graficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.3.2. Propiedades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.4. Discusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3. Bibliografia
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1.
Resumen
En este laboratorio se busca obtener las propiedades de 3 materiales (Bronce,
Aluminio y Acero SAE 1020), usando los datos obtenidos en un ensayo de tracción, las propiedades a medir serán el Limite de fluencia, el Esfuerzo máximo,
Deformación máxima a la Ruptura, Tenacidad y Ductilidad, para realizar tales
mediciones se analizaran las curvas de Esfuerzo vs Deformación, formadas con
los datos obtenidos del ensayo.
2.
2.1.
Desarrollo
Introduccion
Tal como se dijo en el resumen, para esta experiencia se realizó un ensayo de
tracción, en esta operación se somete a una probeta a una carga que aumenta de
forma gradual hasta que se llega al punto de ruptura de la probeta, pasando por
4 zonas distintos, tales comportamientos se notaran en los grafı́cos de Esfuerzo
vs Deformación, estos zonas corresponden a:
Deformación elástica: Durante esta el material sigue la Ley de Hooke, comportándose lineal al esfuerzo aplicado, si se deja de aplicar fuerza en este punto
el material volvera a su estado original.
Fluencia: Tras alcanzado el ”Limite de fluencia”del material este se deforma bruscamente sin un aumento considerable de la carga aplicada, este cambio
brusco se debe a las impurezas presentes en el metal.
Deformación plástica: En esta las deformaciones ya no siguen la Ley de
Hooke, pero, si se deja de de aplicar fuerza en un punto de esta zona, el material volverá a un tamao siguiendo una recta imaginaria desde este punto, con
pendiente igual al Modulo de Young
Estricción: Esto solo ocurre en materiales suficientemente dúctiles, en esta
etapa las deformaciones en la probeta empiezan a concentrarse en una parte
de la misma, la cual ve reducida su sección transversal, esto seguirá hasta que
finalmente ocurra la ruptura del material.
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2.2.
Metodologia
Como se explico anteriormente, las propiedades que queremos medir se pueden
obtener a partir del gráfico Esfuerzo vs Deformación de la siguiente manera:
Limite de fluencia: En el gráfico corresponde al punto en que la curva deja de
comportarse de forma aproximadamente lineal (con pendiente igual al modulo
de Young).
Esfuerzo Maximo: Tal como dice el nombre corresponde al Esfuerzo máximo
que resiste la probeta, se obtiene directamente de los datos entregados por el
ensayo.
Deformación Máxima a la Ruptura: Corresponde a la deformación máxima de la probeta previo a la ruptura, se puede obtener fácilmente buscando la
deformación máxima dada en los datos que se obtuvo del ensayo.
Tenacidad : Corresponde a la energı́a absorbida por el material, para este caso
se calculara la tenacidad promedio para cada probeta a partir de los datos medidos en el ensayo.
Ductilidad : Se sabe que la ductilidad cuantifica la capacidad del material para
deformarse sin romperse, con tal de analizarla se utilizaran las medidas de largo
y ancho de cada probeta, de forma previa y posterior al ensayo.
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2.3.
2.3.1.
Resultados
Graficos
Con los datos que entrego el ensayo se obtuvieron los siguientes gráficos:
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2.3.2.
Propiedades
A partir de tales datos además se pudieron medir las siguientes propiedades:
Metal
Acero
Aluminio
Bronce
Lı́mite de Fluencia
640[M P a]
200[M P a]
350[M P a]
Esfuerzo Máximo
668,37[M P a]
233,71[M P a]
471,83[M P a]
Tenacidad Promedio
9024,6
3023,2
7160,2
Deformación máxima
0,13833[mm/mm]
0,12648[mm/mm]
0,13377[mm/mm]
Con tal de analizar la dúctilidad se utilizaran los valores de Reducción de
Área de la Probeta y de Elongación de la misma:
Metal
Acero
Aluminio
Bronce
Reducción de Area
0,663
0,635
0,328
Elongación
0,083
0,060
0,090
De estos datos se puede ver que, de forma definitiva el Acero es mucho mas
dúctil que el Aluminio el Bronce. El tema se vuelve mas complicado al tratar
de ver cual es mas dúctil entre el Aluminio y el Bronce, puesto que si bien el
Aluminio redujo mas su área, se elongo menos que el bronce, pero cabe notar que
la reducción del área del aluminio es mayor, comprada con la reducción ocurrida
en el bronce, que la elongación en el bronce, comparada con la elongación en el
aluminio, por tanto podemos decir que el aluminio es mas dúctil que el bronce.
2.4.
Discusión
Cabe notar para el acero que las propiedades medidas en ambas tablas son
consistentes con el hecho que este material se utilice como refuerzo en el concreto
en las construcciones, esto pues el acero posee un buen comportamiento frente
a la deformación.
Por su parte en el bronce cabe notar el hecho que, si bien todos las datos
tienen algún grado de error y por tanto afectan nuestros resultados, los datos
obtenidos en el bronce además tienen otros problemas, uno puede verse en el
gráfico, y corresponde a las caı́das de Esfuerzo, tales caı́das pueden deberse
a distintos factores y producen errores cuando se calculan las propiedades del
material, el otro problema es el tipo de ruptura que sufrió el bronce, ya que
debido a sus caracterı́sticas no formo una zona de estricción, y sufrió una ruptura
frágil.
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3.
Bibliografia
1. Donoso, E., Ciencia de los Materiales. Cuaderno de Trabajo. U-cursos.
2. Callister, William D. Introducción a la ciencia e ingenierı́a de los materiales. Editorial Revert S.A. Barcelona. 1995
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