Guía de laboratorio de tracción 2021

Departamento de Ingeniería Mecánica
Deformación unitaria: variación dimensional unitaria debida
a la carga (esfuerzo) aplicada, sea en el tamaño o la forma
del cuerpo con respecto a su tamaño o forma inicial.
Ensayo de tracción: ensayo que consiste en aplicar a una
probeta, en dirección axial, un esfuerzo de tracción creciente,
generalmente hasta la rotura, con el fin de determinar una o
más de las propiedades mecánicas que se mencionan en este
documento.
GUÍA DE LABORATORIO
ENSAYO DE TRACCIÓN
1.
OBJETIVO GENERAL
1.1. Determinar propiedades mecánicas de probetas
sometidas a tracción uniaxial.
2.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Tensión: intensidad, en un punto de un cuerpo, de las fuerzas
internas o de sus componentes que actúan en un plano dado
a través del punto. Se expresa en unidad fuerza por unidad
inicial de superficie.
Tensión de tracción: cuociente entre la carga y el área
transversal de la sección inicial de la probeta, en cualquier
instante del ensayo. Se conoce también como carga unitaria.
2.2. Ensayar probeta no proporcional según Norma NCh
200.Of72 sometida a carga de tracción.
Tensión correspondiente a un alargamiento permanente
prescrito: tensión a la cual corresponde, después de la
supresión de la carga, un alargamiento permanente prescrito
expresado en % de la longitud inicial entre marcas. El valor
prescrito es frecuentemente igual al 0.1; 0.2; 0.05 %.
2.3. Obtención de curvas características diagrama
Esfuerzo (MPa) y Deformación (%).
II.
2.1. Configurar máquina de ensayo universal, para
efectuar pruebas de tracción.
3.
Resistencia: tensión máxima que puede soportar un material
a determinada solicitación mecánica.
IMPLEMENTACIÓN
3.1. Máquina de ensayo de tracción Zwick / Roell
Modelo BT1-FB100TN, equipada con mordazas de
cuña para probetas 4 a 10 mm y extensómetro.
Terminología de los aparatos o artefactos
Extensómetro: artefacto destinado a medir deformaciones
lineales.
Máquina de ensayo: artefacto mecánico por medio del cual
se aplica una carga a la probeta de ensayo.
III.
Terminología relativa a las probetas
Longitud inicial entre las mascas, Lo: distancia entre las
marcas de referencia antes de ser ensayada la probeta.
Figura N° 2
Figura N° 1
4.
MARCO TEORICO
Referencia normativa: Norma Chilena NCh 200.Of72
“Productos metálicos- Ensayo de Tracción”
Esta norma concuerda con las Recomendaciones siguientes:
ISO R 82, ISO R 86, ISO R 205, ISO R 282, ISO R 783.
Se establece la terminología relacionada con el ensayo de
tracción y el método normal de ensayo a la tracción para
probetas extraídas de productos metálicos ferrosos y no
ferrosos y explica los términos usados en este ensayo.
I.
Figura N° 3
Longitud final entre marcas, Lu: distancia final entre las
marcas de referencia después de la rotura de la probeta,
cuando las partes de la misma han sido cuidadosamente
unidas y alineadas.
Terminología general
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Carga final, Fu: carga que soporta la probeta al momento de
la rotura.
Carga máxima, Fm: la mayor carga que soporta la probeta
durante el ensayo.
V.
Figura N° 4
Probeta: trozo o porción de material, extraído del producto
metálico por ensayar, debidamente preparado según
especificaciones de esta norma y las variaciones indicadas en
la norma particular del producto. Puedes ser: longitudinal,
transversal, un trozo del producto sin preparación especial o
trabajado específicamente.
Probeta no proporcional: probeta en la cual la longitud
inicial entre marcas tiene un valor fijo que es independiente
de la sección inicial; entre ellas se usan comúnmente 50 mm;
50.8 mm; 200 mm; 203.2 mm: u otro.
Probeta proporcional: probeta en la cual la relación Lo/So
guarda un valor determinado, tales como 4; 5.65; 8.16; y
11.3.
Probeta proporcional normal: probeta para la cual a relación
Lo/So tiene un valor 5.65.
Sección, S: área transversal de la probeta.
Sección inicial, So: sección de la probeta, en la zona
calibrada, antes de iniciar el ensayo.
Velocidad de ensayo
Periodo o intervalo elástico
Usar una velocidad inferior o igual al 5% de la longitud entre
marcas por minuto (0.05 Lo/min) o un aumento de tensión de
10 N/mm2min (1 kgf/mm2min).
VI.
Temperatura del ensayo
El ensayo se efectuará a la temperatura de 293 ± 2 K (20 ±
2.0) °C
VII.
Obtención de resultados
Determinación de un límite de fluencia. Re.
Para materiales que presentan este fenómeno en forma
notoria y cuando no se dispone de un gráfico
alargamiento/carga, escoger el valor en que el indicador de
carga retroceder o se estabilidad por primera vez y continúa
alargándose la probeta.
VIII.
Grafica general de esfuerzo deformación
Sección final, Su: la menor sección de la probeta en la zona
calibrada, después de la rotura.
IV.
Terminología relativa al ensayo
Alargamiento porcentual después de la rotura, A: valor dado
por la fórmula:
𝑨=
𝐿𝑢 − 𝐿𝑜
∙ 100
𝐿𝑜
(1)
Figura N° 5
Estricción porcentual, Z: valor dado por la fórmula:
𝒁=
𝑆𝑜 − 𝑆𝑢
∙ 100
𝑆𝑜
(2)
Resistencia a la tracción, 𝑹𝒎 : valor dado por la fórmula:
𝑹𝒎 =
𝐹𝑚
𝑆𝑜
(3)
Carga en el límite de fluencia, Fe: carga a la cual el
alargamiento de la probeta aumenta por primera vez sin
aumento o disminución de la carga.
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5.
7.13. Análisis de resultados.
PROCEDIMIENTO:
7.14. Discusión y conclusiones.
5.1. Encender la máquina de ensayo y el ordenador.
5.2. Seleccionar el programa,
utilización de extensómetro.
que
determine
7.15. Bibliografía, sitios, direcciones de Internet, etc.
la
8.
5.3. Realizar marcas sobre la probeta, para determinar
un lo de 50 mm y registrar el dato So., mediciones
realizarla con pie de metro.
5.4. Fijar las mandíbulas para diámetros entre 4 a 10 mm
en las mordazas de la máquina de ensayos.
Referencias:
[1] Norma Chilena NCh 200.Of72 “Productos metálicos- Ensayo de
Tracción”, Instituto Nacional de Normalización – INN, Santiago –
Chile, 1972, 22p.
5.5. Posicionar la probeta a lo menos en 2/3 entre las
mandíbulas, desplazar el travesaño para ajustar su
altura de ser necesario.
5.6. Ingresar datos de probeta y verificar la
programación dispuesta en el software TestExpert
II.
5.7. Luego de realizado el ensayo, medir con pie de
metro los datos Lu y Su.
5.8. Realizar la exportación de los datos a programa
Excel.
5.9. Repetir desde el punto 5.3 al 5.8, para la medición
de la segunda probeta.
6.
MATERIALES A UTILIZAR
6.1. Dos probetas de Acero al carbono, sin tratamiento
térmico (al natural).
6.2. Instrumento de medición, Pie de metro de 0.02
mm de resolución.
7.
INFORME debe contener:
7.1. Características técnicas de máquina, instrumentos
utilizados, dimensiones de las probetas.
7.2. Descripción del método seguido y esquema de
instalación.
7.3. Diagramas del ensayo Esfuerzo (MPa)
Deformación %.
v/s
7.4. Determinar el módulo de elasticidad (E) en GPa.
7.5. Comparar resultados de módulo de elasticidad (E)
calculado con referencia técnica (shigley) e
indicar el error en %.
7.6. Determinación de cargas: Fe
,
Fu , Fm .
7.7. Esfuerzo límite de proporcionalidad.
7.8. Esfuerzo de fluencia o cedencia.
7.9. Esfuerzo último o resistencia máxima, Rm.
7.10. Esfuerzo de rotura.
7.11. Estricción Z (%).
7.12. Observaciones.
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