Diagrama De Esfuerzo

INDICE

Introducción……………………………….………………………………………………………3

Diagrama de esfuerzo de deformación acero y aluminio………………………………………4

Límite de proporcionalidad……………………………………………………………….8

Aleante y clasificación de las aleaciones del aluminio………..……………………..11

Influencia de los tratamientos térmicos y mecánicos en las propiedades mecánicas………………………………………………………………………………...15

Conclusión…………………………………………………..……………………………………..18

Bibliografías……………………………………………………….………………………………18

INTRODUCCION

El ensayo normal a la tensión se emplea para obtener varias características y resistencias que son útiles en el diseño. El uso de los materiales en las obras de ingeniería hace necesario el conocimiento de las propiedades físicas de aquellos, y para conocer estas propiedades es necesario llevar a cabo pruebas que permitan determinarlas. Organismos como la ASTM (American Society for Testing and Materials) en Estados Unidos, o el ICONTEC en Colombia, se encargan de estandarizar las pruebas; es decir, ponerles límites dentro de los cuales es significativo realizarlas, ya que los resultados dependen de la forma y el tamaño de las muestras, la velocidad de aplicación de las cargas, la temperatura y de otras variables.

Todos los materiales metálicos tienen una combinación de comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción.

Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicación de la fuerza. En el caso del ensayo de tracción, la fuerza se aplica en dirección del eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en dirección de su longitud y se encogerá en el sentido o plano perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformación ocurren simultáneamente en el ensayo, los dos conceptos son completamente distintos.

A escala atómica, la deformación elástica macroscópica se manifiesta como pequeños cambios en el espaciado interatómico y los enlaces interatómicos son estirados. Por consiguiente, la magnitud del módulo de elasticidad representa la resistencia a la separación de los átomos contiguos, es decir, a las fuerzas de enlace interatómicas .A escala atómica, la deformación plástica corresponde a la rotura de los enlaces entre átomos vecinos más próximos y a la reformación de éstos con nuevos vecinos, ya que un gran número de átomos o moléculas se mueven unos con respecto a otros; al eliminar la tensión no vuelven a sus posiciones originales.

DIAGRAMA DE ESFUERZO DE DEFORMACIÓN ACERO Y ALUMINIO

El Proceso de Fabricación

Las materias primas del acero son el mineral de hierro, caliza, y carbón mineral. Este último generalmente se somete a un proceso de destilación seca que lo transforma en coque metalúrgico. La principal dificultad para la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, 1.400 ºC, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales.

Las materias primas anteriormente señaladas ingresan a los altos hornos (desarrollados por Henry Bessemer a partir de 1855), en el que son sometidas a temperaturas elevadas que transforma en arrabio (hierro líquido), el mineral de hierro y en escoria la caliza. El coque combustiona generando las temperaturas elevadas.

Estos elementos se acumulan en la parte inferior de los altos hornos (crisol) y son descargados cada cierto tiempo (dos horas).

Arrabio y escoria son separados por su densidad (la escoria posee una densidad menor). Esta última es apagada por un chorro de agua y el arrabio es conducido a los convertidores al oxígeno, aquí por la acción del oxígeno puro que se inyecta se oxidan el carbono, silicio, y fósforo del arrabio. Estas reacciones son exotérmicas y causan la fusión de la carga metálica fría sin necesidad de agregar ningún combustible y, por adición de cal, se forma la escoria en que se fijan las impurezas.

De este proceso se obtiene acero líquido el que es recibido generalmente en cucharas y conducido a moldes para la fabricación de lingotes o a la colada continua. De estos últimos se fabrican finalmente las planchas y los perfiles.

En el proceso Siemens-Martin, o de crisol abierto, se calientan previamente el gas combustible y el aire por un procedimiento regenerativo que permite alcanzar temperaturas de hasta 1.650 ºC.

Relación Esfuerzo-Deformación del Acero

Para el diseño de estructuras de acero se debe conocer el comportamiento del acero y para ello deben conocerse sus propiedades. Los diagramas esfuerzo-deformación ofrecen parte de la información necesaria para entender cómo se comporta el acero. Es imposible desarrollar métodos de diseño sin conocer las relaciones esfuerzo-deformación del material que se usa.

Algunos conceptos importantes de considerar al momento de estudiar un acero son los siguientes:

Límite proporcional elástico: Corresponde al mayor esfuerzo para el cual todavía es válida la Ley de Hooke o punto más alto de la porción recta del diagrama esfuerzo-deformación.

Esfuerzo de fluencia: Es el esfuerzo para el cual termina la proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación. Corresponde al primer punto del diagrama esfuerzo-deformación para el cual la tangente a la curva es horizontal.

Deformación elástica: Corresponde a aquella deformación que se presenta antes del esfuerzo de fluencia.

Deformación plástica: Corresponde a aquella deformación que se presenta después del esfuerzo de fluencia, sin incremento de esfuerzo.

Endurecimiento por deformación: Esta zona está situada después de la región plástica y en ella se requieren esfuerzos adicionales para producir deformaciones mayores.

Ventajas del acero como material estructural

Alta resistencia: La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras. Esto es de gran importancia en estructuras con malas condiciones en la cimentación.

Uniformidad: Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como en el caso de las estructuras de concreto reforzado.

Elasticidad: El acero se acerca más en su comportamiento a las hipótesis de diseño que la mayoría de los materiales, gracias a que sigue la Ley de Hooke hasta esfuerzos bastante altos.

Durabilidad: Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado, durarán indefinidamente.

Ductilidad: La ductilidad es la propiedad que tiene un material de deformarse visiblemente (plásticamente) antes de llegar a la ruptura. Se mide como un porcentaje de la variación de su geometría.

Tenacidad: Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad.

Fatiga: Otra característica inconveniente del acero es que su resistencia puede reducirse si se somete a un gran número de inversiones del signo del esfuerzo, o bien, a un gran número de cambios de la magnitud del esfuerzo de tensión.

PROCEDIMIENTO

Fijar el extensómetro sobre la probeta.

Seleccionar la mordaza según la norma o la norma particular del producto, si corresponde.

Preparar la máquina de ensayo.

Aplicar la carga a la velocidad que se indica más adelante. Velocidad de ensayo o en las normas particulares del producto si corresponde. (cuya velocidad constante es de 0.2 cm/min de la maquina fraccionadora y la maquina graficadora a 2 cm/min )

A raíz de lo especificado anteriormente es preciso decir que trabajaremos con un factor de corrección de carga (tamaño en el papel es igual a 10 veces el tamaño de la probeta)

DESARROLLO Y RESULTADOS

Formulas:

P: Carga instantánea (kg).

A0: Sección inicial de la probeta (mm2).

: deformación convencional = l/l0 (mm/mm).

l0: longitud inicial de la probeta entre marcas (mm).

lf: longitud final de la probeta entre marcas (mm).

l: lf- l0= alargamiento (mm).

Datos

Cálculos basados en las formulas y el gráfico

P [kg] l [mm] [kg/cm2] r [kg/mm2] r

0 0 0 0 0 0

100 0,0987 509,295 0,00197 510,298 0,001968

400 0,25 2037,18 0,005 2047,36 0,004988

600 0,4 3055,8 0,008 3080,21 0,007968

900 0,55 4583,7 0,011 4634,07 0,01094

1000 0,6 5093,0 0,012 5154,06 0,01193

* 1020 0,65 5194,8 0,013 5262,34 0,0129

1020 0,8 5194,8 0,016 5277,92 0,015873

1020 0,9 5194,8 0,018 5288,31 0,01784

1020 1 5194,8 0,02 5298,7 0,019803

1100 1,1 5602,2 0,022 5725,49 0,0217

* 1270 1,9 6468,0 0,038 6713,83 0,037296

1320 2,15 6722,7 0,043 7011,76 0,042101

1400 2,87 7130,1 0,0574 7539,39 0,055813

*1425 4,1 7253,4 0,082 7852,56 0,078811

1400 5,15 7130,1 0,103 7864,53 0,098034

1270 5,25 6468,0 0,105 7147,19 0,099845

Límite de proporcionalidad

Para obtener el límite de proporcionalidad calcularemos la pendiente de la recta que pertenece a la

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