Ensayo de torsión en metales

Ensayo de torsión en metales (página 2)

Enviado por Julio mendoza

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Partes: 1, 2

Figura 8.2. Modelo idealizado de un elemento sometido a torsión

Figura 8.3. Deformación en un elemento sometido a torsión

Se sigue de la ecuación anterior que la deformación cortante es máxima en la superficie del eje, donde r =c. Se tiene entonces,

de donde,

Consideremos ahora un caso en que el torque T es tal que todos los esfuerzos cortantes permanecen por debajo del límite de fluencia t y; se sabe, que para todos los propósitos prácticos, esto significa que los esfuerzos en el eje permanecerán por debajo del límite de proporcionalidad y del límite elástico. Así que se aplicará la ley de Hooke y no habrá deformaciones permanentes.

Recordando la ley de Hooke tenemos:

Donde G es el módulo de rigidez o módulo cortante del material.

La figura 8.4a muestra la distribución de esfuerzos en un eje circular sólido de radio c, y la figura 8.4b en un eje hueco circular de radio interno c1 y exterior c2.

Figura 8.4. Distribución de esfuerzos en ejes sometidos a torsión

Recordemos que la suma de los momentos de las fuerzas elementales en cualquier sección transversal del eje debe igualar a la magnitud T del torque ejercido sobre el eje:

de donde,

despejando t máx:

Sustituyendo t máx se expresa el esfuerzo cortante a cualquier distancia r del eje, como:

Recuérdese que el momento polar de inercia de un círculo de radio c es:

El ensayo de torsión consiste en someter una probeta (Figura 8.5) de sección redonda a un momento torsión gradualmente creciente hasta que se produzca la falla en la misma.

Figura 8.5 Probeta para ensayo de torsión.

El ensayo se realiza en una máquina especial, diseñada con este propósito. Una ilustración de un tipo de máquina para ensayo de torsión se muestra en la figura 8. 6.

El momento de torsión se aplica a la probeta por medio de una rueda helicoidal-tornillo sinfín con relación de transmisión pequeña. El giro de la probeta desvía al péndulo de su posición vertical, haciendo así un momento que se equilibra con el aplicado.

El desplazamiento del péndulo, proporcional al momento de torsión, se transmite a través de una cremallera y piñón a un índice que señala directamente sobre un cuadrante graduado el valor del momento en kg-m. Por medio de esta prueba pueden determinarse la resistencia a la torsión, el límite de fluencia y el módulo de rigidez, propios de cada material

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

- Máquina para ensayo de corte por torsión. (Figura 8.6).

- Calibrador.

- Llaves Allen.

- Probetas de diversos materiales.

PROCEDIMIENTO

1. Tomar medidas de las probetas y anotarlas en la Tabla 8.1.

2. Alojar la probeta en el sitio correspondiente de la máquina.

3. Ajustar la probeta con ayuda del botón de encendido de la máquina.

4. Gradúe la aguja indicadora de ángulos en "cero", con ayuda de una llave Allen.

5. Si la probeta a ensayar es de acero o bronce coloque en el péndulo una masa de 24 kg; si es de Aluminio o un metal blando coloque una de 18 kg.

6. Gradúe la aguja indicadora del momento torsor en "cero".

7. Utilice la escala externa para leer los valores del momento torsor si la masa colgada en el péndulo de la máquina es de 24 kg, ó la escala interna si la masa colgada en el péndulo de la máquina es de 18 Kg.

8. Accione el botón de encendido de la máquina y vaya tomando valores de momento torsor de acuerdo a la tabla 8.2

9. Retire los pedazos de probeta ensayada y proceda a colocar una nueva.

ACTIVIDADES A REALIZAR

1. Antes de la práctica

1.1. Tipos de falla en probetas sometidas a corte por torsión. (Realice gráficas)

1.2. En que consiste el principio de Saint- Venant. (Realice gráficas)

El principio de Saint-venant, que implica que, a suficiente distancia del punto de aplicación de las cargas, los efectos de las mismas dependen de dolo de su resultante y no de su distribución, es decir, que sistemas estáticamente equivalentes producen los mismos efectos.

1.3. Describa brevemente el proceso realizado en el taller de la UTB para la elaboración de las probetas a ensayar.

El procedimiento que se realizo fue el siguiente:

Primero tomamos las medidas de las probetas y las anotamos en la tabla, luego nos explicaron como funciona la maquina y que esta tiene un motor de 1500 rpm y que tiene un reductor que lo reduce a 12 rev/min y que esta a su ves tienen una polea que lo redice a una relación de 3/12, también utilizamos un peso de 18kg porque se estaban rompiendo demasiado rápido. Luego i colocamos la primera probeta pusimos en funcionamiento la maquina y procedimos a tomar los datos hasta que se rompió luego colocamos la otra probeta e hicimos el mismo procedimiento hasta que se rompió.

2. Otras

2.1. Mencione tres objetivos específicos

Identificar Esfuerzo cortantes y Deformación cortantes Como también la relación entre ellos

Reconocer las características mecánicas de los materiales como el acero y el aluminio

Reconocer una metodología para resolver problemas relacionados con esfuerzos debido a carga centrada, torsión, y angulo de torsión y la combinación de ellos

2.2. Registre en las tablas 8.1 y 8.2 los datos medidos de acuerdo con el procedimiento.

Tabla 8.1. Medidas de las probetas

MATERIAL L(mm) a(mm) b(mm) d(mm) e(mm)

ACERO 180 25 13 10 13

ALUMINIO 180 25 13 10 13

2.3. Otras formas de realizar un ensayo de corte. (Realice gráficas).

GRAFICO ESFUERZO VS DEFORMACION CURVA DE INGENIERIA

El ensayo de tracción en ingeniería es ampliamente utilizado, pues suministra información sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseño y también para verificación de especificaciones de aceptación.

Estos ensayos son simultáneos con los de torsión pues tratan de reproducir las condiciones reales de trabajo.

La curva de esfuerzo deformación ingenieril o nominal se obtiene a partir de las medidas de carga y alargamiento. El valor del esfuerzo que soporta el material, donde el alargamiento se define como la variación de la longitud donde vemos que el material sometido al grafico

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