Caracterizacion Mecanica

ENSAYO DE TENCION

Para realizar la práctica de tención contábamos con 2 probetas para fallar una de bronce latón y la otra de acero 4140.

Realizamos las medidas de los lados de las probetas hacia dentro (13cm) marcando las distancias de estos puntos para realizar las medidas de longitud inicial, también medimos el diámetro inicial de ambas probetas a utilizar en la prueba, con la ayuda de un calibrador “pie de rey”.

Colocamos la probeta de bronce latón en la Prensa hidráulica ajustamos la probeta con la mordaza pero asegurándonos de que la probeta este alineada, es decir, que coincida con las marcas presentes en la probeta.

Con ayuda del computador graduamos la velocidad con la que queremos que se vaya estirando la probeta hasta que llegue a su falla, la velocidad establecida es 3 milímetros por minuto.

Retiramos la probeta de la prensa hidráulica, unimos las dos partes y medimos, para determinar de cuanto fue la deformación.

Los datos obtenidos los obtenemos del computador ya que él nos da todos los datos, de que sucedía en nuestra probeta con respecto a la velocidad que colocamos.

Repetimos el procedimiento anterior para la probeta de acero 4140.

RESULTADOS Y ANALISIS

Ensayo charpy:

Probeta de aluminio al derecho

En esta imagen podemos ver como la probeta de aluminio no alcanza a ser totalmente partida sino que queda unida solo por una pequeña parte de esta obteniendo una fractura dúctil.

Ea=mg (h0-h1)

Ea=10kg*9.81m/s2 (1.70m-1.55m) =14.715 J

Esta es la energía absorbida por la probeta de aluminio.

Probeta de aluminio al revés:

En la probeta de aluminio que colocamos al revés de lo establecido en la norma vemos como esta probeta es doblada pero no sufre ninguna fractura esto obedece al sentido como es colocada la probeta y también se dobla porque sabemos que el aluminio es blando y maleable.

Ea=10kg*9.81m/s2 (1.70m-0.44m) =123.606 J

La energía absorbida por la probeta al revés es mucho mayor que la que colocamos al derecho esto obedece a que por este lado de la probeta no tenemos la ranura de 3 milímetros.

Probetas de latón al derecho:

En esta imagen vemos como la fractura es dúctil ya que el latón es blando, y vemos como la parte de la fractura queda en forma de ganchos característica de un material dúctil. Esta probeta quedo fracturada totalmente.

Ea=10kg*9.81m/s2 (1.70m-1.62m) =7.848 J

La probeta de latón no absorbe casi energía ya que es un material muy blando

En esta imagen podemos ver la fractura dúctil de la probeta de latón, vemos como después de la prueba de charpy quedo totalmente fracturada.

Ea=10kg*9.81m/s2 (1.70m-1.56m) =13.734 J

En esta probeta notamos como esta probeta absorbe más energía que la anterior, pero es raro porque si estamos hablando del mismo material los resultados deberían ser parecidos.

ENSAYO DE TRACCIÓN:

Probeta de bronce latón

En esta imagen se puede ver la probeta de bronce latón después de haber sufrido la falla. La superficie de fractura presenta una parte plana y un labio de corte (formando unos 45º con la dirección del esfuerzo) lo que confiere a la fractura una apariencia de “copa y cono” y aspecto fibroso.

CUESTIONARIO

Definir: Que es Esfuerzo, Que es Deformación, Que es fragilidad, Que es ductilidad. Cuáles son los tipos de fractura, Que es fluencia, Que es el módulo de elasticidad.

ESFUERZO:

Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de referencia. El esfuerzo se expresa como

σ =P/A ; donde, P es la Fuerza axial y A es el Area de la sección transversal.

Cabe destacar que la fuerza empleada debe ser perpendicular al área analizada y aplicada en el centro del área para así tener un valor de σ constante que se distribuye uniformemente en el área aplicada.

Unidades

El esfuerzo emplea unidades de fuerza sobre unidades de área, en el sistema internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el área en metros cuadrados (m)2, el esfuerzo se expresa por N/m2 o pascal (Pa). Esta unidad es pequeña por lo que se emplean múltiplos como lo es el kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o gigapascal (GPa). En el sistema americano, la fuerza es en libras y el área en pulgadas cuadradas, así el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas cuadradas (psi). Particularmente en Venezuela la unidad más empleada es el kgf/cm2 para denotar los valores relacionados con el esfuerzo (Beer y Johnston, 1993; Popov, 1996; Singer y Pytel, 1982; Timoshenko y Young, 2000).

DEFORMACIÓN:

La deformación se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas. En conjunción con el esfuerzo directo, la deformación se supone como un cambio lineal y se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsión se acostumbra medir la deformación cómo un ángulo de torsión entre dos secciones especificadas.

Cuando la deformación se define como el cambio por unidad de longitud en una dimensión lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de esfuerzo, se denomina deformación unitaria debida a un esfuerzo. Es una razón o numero no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas (figura 17), su cálculo se puede realizar mediante la siguiente expresión:

e = e / L (14) ; donde,e : es la deformación unitaria, e : es la deformación y L : es la longitud del elemento

FRAGILIDAD:

Se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. La fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo deformaciones plásticas, tras superar el límite elástico. Los materiales frágiles que no se deforman plásticamente antes de la fractura suelen dan lugar a "superficies complementarias" que normalmente encajan perfectamente.

Curvas representativas de Tensión-Deformación de un material frágil (rojo) y un material dúctil y tenaz (azul)

La rotura frágil tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil, ya que la energía absorbida

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