Tracción y Dureza de materiales

Laboratorio de CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES

Tracción y Dureza de materiales

Cedeño Mendoza Samuel Esteban

Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP)

Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)

Guayaquil - Ecuador

samecede@espol.edu.ec

 Resumen

En estos experimentos  se evaluó el comportamiento de los materiales por medio de ensayos de tracción y dureza, los cuales fueron realizados siguiendo  normas estándares, las probetas consistieron en secciones planas de polímeros y una barra de hierro de 550ml. Las cuales fueron sometidas a esfuerzos para deformarlas y conocer sus propiedades y comportamientos plásticos y elásticos, conocer sus esfuerzos máximos esfuerzos de fluencia elongación etc... Se realizaron 2 ensayos de dureza el rockwell y el brinell con materiales como el hierro y el aluminio y en base a tablas y formulas conocer su dureza según el instrumento que estemos utilizando.

Palabras claves:

 Dureza, Esfuerzo, Brinell, Rockwell, Tracción

Abstract

In these experiments the behavior of the materials was evaluated by means of tensile and hardness tests, which were carried out following standard norms, the specimens consisted of flat sections of polymers and a 550ml iron rod. Which were subjected to efforts to deform them and know their properties and plastic and elastic behaviors, know their maximum efforts, efforts of creep, elongation etc ... There were 2 tests of hardness rockwell and brinell with materials such as iron and aluminum and based on tables and formulas know their hardness according to the instrument we are using.

Key words:

Hardness, Effort, Brinell, Rockwell, Traction.

Introducción

Las propiedades mecánicas son cualidades en los que un material responde a diferentes situaciones a lo que los someten, dependiendo de como interactúa este material debido a su composición atómica, se puede catalogar un trabajo específico e ideal a dicho material. Las propiedades mecánicas nos dan información de un  material  para poder realizar una eficaz elección de este, por ejemplo, el hierro, que es un material excelente para rayar con un gran módulo de elasticidad  una buena dureza, la mayoría de metales tienen  estas propiedades.

Tracción

La realización del ensayo de tracción se rige bajo la norma ASTM d 638 y ASTM DE8M, tanto para plásticos y metales respectivamente, en estas normas se especifican  las condiciones para determinar las propiedades de tracción también toman en cuentas si son secciones circulares o planas.

Esfuerzo de fluencia

Es el valor mínimo de esfuerzo aplicado para que el material empiece a deformarse plásticamente, una vez superado el límite elástico el material experimenta una deformación plástica bajo una tensión fluctuante que se conoce como zona de fluencia. Se lo denota como (σF).

Módulo de Young

Es una constante de proporcionalidad que caracteriza el comportamiento del material en su zona elástica. Y como ecuación  obtenemos:

                                               (1)[pic 1]

Donde E es el módulo de Young, σ es el esfuerzo y e es la deformación.

Esfuerzo máximo

Es la máxima tensión que el material puede aguantar antes de que empieza el llamado encuellamiento donde la probeta del material que es la reducción localizada del área transversal de la probeta.                                         (2)[pic 2][pic 3]

Donde Ao es el área inicial transversal de la probeta.

Esfuerzo de fractura

El esfuerzo del material cuando la probeta de fractura.[pic 4]

                                       (3)[pic 5]

Donde Ao es el área inicial transversal de la probeta.

Resiliencia

Es la capacidad del material de absorber energía cuando es deformado elásticamente se representa gráficamente como el área en la zona elástica de la curva esfuerzo vs deformación.

   O                         (4)[pic 6][pic 7]

 Donde es el esfuerzo de fluencia y  es la deformación de fluencia.[pic 8][pic 9]

Tenacidad

Es la cantidad de energía absorbida por el material en la región plástica. La tenacidad se puede estimar de una curva-esfuerzo deformación utilizando la ecuación.

                                       (5)[pic 10]

Dureza Rockwell

El ensayo de dureza Rockwell es el método más usado para medir la dureza de un material ya que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Existen diferentes escalas de dureza Rockwell (A, B, C, D, F) las cuales dependen de los indentadores y fuerzas que se utilicen.

Dureza brinell

En este ensayo es ideal para evaluar materiales con macroestuructura heterogénea al ser su indentador lo suficientemente grande, el cual es una bola de acero que varía entre 2.5 a 10 mm a diferencia del rockwell el tiempo en que el indentador está en contacto con el material es importante y en base a una formula se obtiene la dureza que es:

                     (6)[pic 11]

Siendo P la carga que se utiliza; D el diámetro del indentador en mm y d el diámetro de la huella del indentador en el material en mm.

Equipos e Instrumentación

Tracción probeta plástica

Equipo: Maquina universal de ensayos 10KN

 Marca: Shimadzu

 Modelo: AGIS 10KN 

Tracción probeta de acero

Equipo: Maquina universal de ensayos 600KN

Marca: Shimadzu

Modelo: UH-600KNI

Dureza Rockwell

Equipo: Rockwell hardness tester

Marca: Wilson

Modelo: 3 YR a RB

Dureza Brinell

Equipo: Durómetro brinell

Marca: AMETEK

Modelo: L-RIEHELE

Procedimiento Experimental

 Primero procedimos con el ensayo tracción, en esta ocasión se tomó 2 probetas tanto la de polipropileno, como una de acero. En la probeta de polímero, se trabajó a una velocidad de 50mm/min. Se colocó en la maquina universal hasta esperar que el material se fracture. Para la barra de acero se  manejó la  medida estandarizada de 550 mm y después se realizó la marca de centro de la probeta y se designó 150 mm para la izquierda y 150 mm para la derecha para llegar a identificar cuanto se ha estirado la barra al final del proceso; se trabajó con una velocidad de 8,5 MPa/s, fuerza de 120 KN. El ensayo se realizó hasta la fractura del material representando una gráfica esfuerzo vs deformación donde se obtuvieron diferentes datos como esfuerzo de fluencia entre otros. En el ensayo de dureza Rockwell ponemos el material debajo y en contacto con el  indentador y con mucho cuidado enceramos el dispositivo para aplicar la carga previa de 10Kgf esperamos unos segundos y aplicamos la segunda carga de 50, 100 o 150 Kgf. Y anotamos la lectura.

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