ENSAYO PROPIEDADES MECÁNICAS MATERIALES

ENSAYO PROPIEDADES MECÁNICAS MATERIALES

ENSAYO TRACCIÓN

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RESUMEN

El ensayo consiste en someter una probeta de un material desconocido, de sección uniforme y conocida, a una fuerza de tracción que aumenta progresivamente. El programa conectado al equipo, permite medir en cada instante de tiempo fuerza y alargamiento de la probeta. Con estos datos  se genera la gráfica respectiva de carga vs alargamiento, y se analiza el comportamiento relacionado con elasticidad, ruptura, fluencia, etc.

INTRODUCCIÓN

Los términos ensayo de tensión y ensayo de comprensión se usan normalmente a la hora de hablar de ensayos en los cuales una probeta preparada es sometida a una carga uniaxial gradualmente creciente  (estática) hasta que ocurre la falla. En un ensayo de tensión simple, la operación se realiza sujetando los extremos opuestos de la pieza de material y separándolos.

La gráfica generada, a partir de este ensayo, incluye varias zonas, las cuales están representadas en el diagrama esfuerzo deformación (Figura.  1)

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Figura.  1. Gráfica esfuerzo-deformación. Fuente (2)

• Zona elástica (OB): Se caracteriza porque al cesar las tensiones aplicadas, los materiales recuperan su longitud inicial. En la zona elástica (OB) hay, a su vez, dos zonas:

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Figura.  2. Zona elástica. Fuente (2)

• Zona de proporcionalidad (OA): En la gráfica es una línea recta, es decir, el alargamiento unitario (ε) es proporcional a la tensión ejercida (σ). En las aplicaciones industriales siempre se trabaja en esta zona, ya que no se producen deformaciones permanentes y además se puede aplicar la ley de Hooke.

• Zona no proporcional (AB): El material se comporta de forma elástica, pero no existe una relación proporcional entre tensión y deformación.

• Zona plástica (BE): En esta zona se ha rebasado la tensión del límite elástico y, aunque dejemos de aplicar tensiones de tracción, el material ya no recupera su longitud original y la longitud final será mayor que la longitud inicial.  En la zona plástica (BE) también se pueden distinguir dos zonas:

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Figura.  3. Zona plástica. Fuente (2)

• Zona de deformación plástica uniforme o zona de límite de rotura (CD): Se consiguen grandes alargamientos con un pequeño incremento de la tensión. En el punto D encontramos el límite de rotura y la tensión en ese punto se llama tensión de rotura (σr). A partir de este punto, la probeta se considera rota, aunque físicamente no lo esté.

• Zona de rotura o zona de estricción o zona de deformación plástica localizada (DE): Las deformaciones son localizadas y, aunque disminuya la tensión, el material se deforma hasta la rotura. En el punto D, la probeta se ha fracturado. La sección de la probeta se reduce drásticamente.

METODOLOGÍA

El ensayo de tracción se realiza mediante una máquina universal de tracción que provoca la deformación de una probeta del material a ensayar al aplicarle una carga progresiva en sentido axial.

La probeta se sujeta por sus extremos en la máquina por medio de mordazas que a su vez someten la muestra a tensión progresiva. Esta carga provoca que la probeta se vaya alargando en longitud y adelgazando en sección (estricción) de un modo progresivo hasta alcanzar la fractura de la pieza. Es, por tanto, un ensayo destructivo y, para que sea válido, la rotura debe producirse en la zona central de la probeta.

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Figura.  4. Máquina universal ensayo de tracción. Fuente (4)

La máquina, simultáneamente, mide la carga aplicada instantáneamente y la deformación resultante, y en un papel milimetrado se relacionan los datos de la fuerza (carga) aplicada a la probeta ensayada, y la deformación que va sufriendo.

Los datos de la fuerza aplicada se pueden convertir en tensión y así construir la gráfica esfuerzo-deformación (Figura.  1)

DATOS

Tabla 1. Datos iniciales laboratorio tracción

Fuente: el autor

Adicionales, ver Anexo 1.

ECUACIONES UTILIZADAS

• Módulo de elasticidad

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Donde

E = Módulo elasticidad

 Tensión [pic 6]

Deformación unitaria[pic 7]

F= Fuerza

 Sección inicial[pic 8]

 Cambio en longitud[pic 9]

 Longitud inicial[pic 10]

• Resistencia a la tracción

[pic 11]

Donde

Fuerza máxima[pic 12]

• Alargamiento en rotura

[pic 13]

RESULTADOS

Tomando como referencia la gráfica generada a partir de los datos arrojados por el programa (Figura.  5), se realiza el cálculo de los parámetros mencionados a continuación

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