Fundamentos de Materiales y Máquinas

COMENTARIO VIDEOS

El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas (ε = 10–4 a 10–2 s–1).

En nuestro caso a estudio tenemos un acero de sección redonda.

Los materiales a utilizar son un martillo, calibre, micrómetro y una máquina especializada para realizar el ensayo.

Se incrementa la fuerza, en una máquina de ensayo de tracción cuya capacidad máxima es de 300 KN

Queremos ver cuánto se alarga la pieza y cuánto se reduce su sección, haciendo esa prueba hasta su rotura.

A mitad del vídeo se puede percibir la deformación que tiene, fase dúctil, en el punto medio de la probeta se reduce la sección hasta que al final se rompe.

Determinación de la ductilidad del metal:

• %elongación
• % Reducción de área

Con el micrómetro se toma el valor de la sección ya que es muy pequeña y se toman 3 medidas.

Obtenemos una rotura en forma de copa-cono para nuestro material dúctil.

1. ENSAYO DE TRACCIÓN – LÍMITE ELÁSTICO DEL MATERIAL

Se coloca la probeta en una máquina más sofisticada que en el primer ensayo.

Se hace un “check” de la máquina para ver que está todo correcto y que no hay ningún peligro. A continuación se realizan los ajustes correspondientes a los datos en el software implantado, el test comienza y el extensiómetro se ajusta a la parte superior.

Inicialmente tenemos una longitud de calibre de 100 mm, marcados en la parte inferior del programa usado. Se puede comprobar cómo se desarrolla el gráfico Fuerza/Elongación a medida que avanza el ensayo.

Al principio, la fuerza crece rápidamente, en esta área nos encontramos en la zona elástica.

A continuación se puede ver cómo se llega al punto del límite elástico de forma clara, la deformación comienza a 32N y 0,2 mm.  El ensayo sigue con una elongación más o menos constante hasta que la fuerza se incrementa también de forma proporcional.

La probeta se vuelve más estrecha aunque mantiene su forma cilíndrica hasta llegar al punto de rotura, donde damos por finalizado el test.

TEST 2. MATERIAL WITHOUT YIELD PHENOMENON

En este caso se trata de un ensayo de tracción de un aluminio reforzado, de forma cilíndrica, con un diámetro de 10 mm.

La curva inicial en el diagrama fuerza/elongación muestra nuevamente el comportamiento elástico del material, pero esta vez el final del área elástica no se revela por una caída repentina de fuerza, hay una transición suave y gradual desde el comportamiento elástico a la deformación plástica.

En el punto de máxima fuerza se desarrolla un “cuello” y toda la deformación plástica posterior se limita a este cuello hasta que se produce la fractura ahí.

CASO 1

DATOS DE LA PROBETA

• Material de la probeta: Acero 1045 (material metálico, aleación férrea)
• Diámetro inicial de la probeta: 12.7 mm = 1,27·10-2 m
• Longitud inicial entre puntos (L0): 50.8mm = 5,08·10-2 m
• Sección inicial (A0): 126.68mm2 = 1,267·10-4 m2

...