Deformacion En Frio Y Dureza

Resumen:

Quizás el principal material con el que actualmente trabajan los ingenieros mecánicos es el acero, especialmente los del tipo al carbono, esto se debe a sus propiedades como resistencia, dureza y tenacidad que los hacen un material muy versátil para trabajar en todo tipo de industrias, sin embargo, el ingeniero mecánico muchas veces se verá frente a una situación en que quizás deba cambiar o mejorar las propiedades del acero, con el afán de poder cumplir cierto trabajo. Quizás una de dichas situaciones sea endurecer un material, o sea hacerlo más resistente a deformaciones plásticas localizadas como sería una ralladura, para ello una técnica para lograrlo es realizando un endurecimiento por deformación en frío.

Por medio del presente trabajo se pretende demostrar que un acero efectivamente se puede volver más duro por medio de sucesivas deformaciones en su límite plástico, esto por medio de realizarle ensayos de tracción.

En el desarrollo de este informe se detallarán los pasos para obtener un gráfico en la máquina de torsión, desde el montaje de una probeta representativa de los aceros, así como los múltiples alargamientos de su límite elástico al aplicarle cargas de tracción. También se presentarán los materiales y maquinarias utilizados así como una explicación de los más relevantes.

Finalmente se analizaran los resultados obtenidos por medio de la aplicación de los contenidos que correspondan obtenidos en el ramo de Ciencias de los Materiales, de esta forma el estudiante podrá ver la aplicación en un caso de la vida real del conocimiento obtenido.

Objetivo:

Demostrar que la deformación en frío aumenta el rango de la zona elástica de un acero, específicamente en este caso de un SAE1010. Utilizar de manera correcta la máquina de tracción, y montaje de la probeta en ella. Finalmente aplicar conocimientos teóricos adquiridos por medio del análisis y corroboración de los resultados obtenidos experimentalmente.

Marco Teórico:

Una de las propiedades mecánicas más relevantes en un acero corresponde a la Dureza, esta puede ser definida como la resistencia de un material a la deformación plástica localizada, tales como una pequeña abolladura o ralladura, normalmente se le define también como la resistencia que opone un metal a ser penetrado. La dureza se encuentra muy relacionada con el límite elástico del metal, y en menor cantidad con su módulo de elasticidad y tendencia al endurecimiento de trabajo. Antiguamente los ensayos de dureza se basaban en la capacidad de un mineral para rayar a uno más blando, sin embargo, la técnica de medición ha evolucionado muchísimo en nuestros días, donde un pequeño penetrador bajo condiciones controladas de fuerza y velocidad rayan la superficie de la probeta y en base a la profundidad causada se mide esta propiedad.

Una de las formas de aumentar la dureza es por medio de una deformación en frío (también se le denomina acritud), se le llama así porque la temperatura en la cual sucede es fría en relación a la temperatura de fusión del metal. En este caso específico se usarán esfuerzos de tracción para provocar dichas deformaciones, que es un ensayo en el cual se aplican normales uniformemente repartidas a la sección transversal de la probeta, con el objetivo principalmente de determinar algunas de sus propiedades mecánicas como resistencia y deformabilidad. Por medio de este ensayo, también se puede determinar el límite elástico de un material, punto de fluencia, etc.

Procedimiento:

 Se toman las medidas iniciales de la probeta, diámetro.

 Se enciende la máquina y se da una temperatura baja para que la tinta empiece a marcar en el sismógrafo al momento de empezar con el ensayo.

 Se monta la probeta en las mordazas adecuadas para el instrumento.

 Se aseguran en el tensiómetro de tal manera que se produzca un efecto de cuña.

 Se le da a la máquina una precarga correspondiente a una línea de la reglilla de mercurio.

 Se baja en la reglilla de mercurio la presión de tal modo que se deje en cero para poder empezar a medir.

 Se baja la aguja para que grafique la situación a analizar.

 Se da vuelta a la manivela del tensiómetro con el fin de empezar a dar una carga a la probeta, esto por medio del desplazamiento del cabezal móvil unido a la mordaza.

 La manivela es girada a ritmo constante hasta notar por la gráfica haber llegado al punto de fluencia, esto ocurre cuando la máquina no sigue subiendo con la pendiente que llevaba sino que marca un trazo corto horizontal y la carga baja en la reglilla de mercurio.

 Se gira la manivela en sentido contrario hasta llegar a cero en la gráfica y devolviéndose un poco más.

 El procedimiento es repetido hasta llegar al nuevo punto de fluencia y así sucesivamente alrededor de 4 veces.

 Finalmente se aplica una carga hasta que la pieza se fractura.

 Se retira el papel del sismógrafo para analizar la gráfica.

 Se mide el diámetro final de la probeta.

 Usando un instrumento que viene acompañando al tensiómetro se miden la ductilidad y la reducción de área.

Resultados y Datos:

SAE 1010

Diámetro inicial: 5 (mm)

Diámetro final: 3,1 (mm)

Ductilidad: 40 % de deformación

Reducción de área: 40 % aproximadamente.

Cargas:

 Primer punto de fluencia: 650 kgf/mm2

 Segundo punto de fluencia: 740 kgf/mm2

 Tercer punto de fluencia: 840 kgf/mm2

 Cuarto punto de fluencia: 900 kgf/mm2

Análisis del proceso desarrollado:

 Lo primero que se ha de realizar es tomar las medidas que se desean conocer en este caso principalmente interesa el diámetro inicial, sin embargo para hacer un cálculo de

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