Ensayo de tensión- Atracción de Metales

ENSAYO DE TRACCIÓN DE MATERIALES METÁLICOS

Luis Deivid Ibarguen Valdes1

1: Escuela de Ingeniería de Materiales, Universidad del Valle. Cali, Colombia

Resumen

En el laboratorio se realizó un ensayo de tracción a una probeta de acero mecanizada, se registraron los datos de esfuerzo aplicado (carga), deformación del material, longitud y diámetro iniciales y finales, los cuales se usaron para determinar las propiedades mecánicas del material, tales como la resistencia a la tracción y la ductilidad. Se realizan los cálculos para obtener la curva de esfuerzo-deformación real e ingenieril y se comparan los resultados experimentales con los encontrados en la teoría.

1. Procedimiento experimental

En el ensayo de tracción se utiliza una varilla cilíndrica mecanizada basado en la norma ASTM E8M: Tension Testing of Metallic Materials. Con especificaciones de ½ pulgada de diámetro y con longitud de  calibre 5 veces su diámetro (Espécimen 1 E8M). La barra tiene una longitud de sección reducida de 20cm y se utiliza un deformimetro para medir la deformación de la varilla en presencia de la carga aplicada. [1]

[pic 1]

Figura 1.Modelo del diseño del mecanizado donde: A) longitud de la sección reducida, D) diámetro, G) longitud del calibre, R) radio.

La máquina de ensayos universal es utilizada para hacer experimentos de pruebas de tensión, compresión, doblado y corte para todo tipo de materiales metálicos y no metálicos. Esta tiene una capacidad máxima de carga de 40 toneladas.

[pic 2]

Figura 2. Máquina de ensayos universal.

En esta máquina se coloca la probeta que es sujetada en cada extremo con unas mordazas para que esta no se desplace durante el ensayo. Se coloca un deformimetro para medir el alargamiento que sufre la probeta a medida que se aumenta la carga cada 1000 KgF hasta el punto de ruptura.

Mediante el ensayo de tensión se analiza el comportamiento mecánico del material al someterlo a un esfuerzo normal que es la relación entre la fuerza y el área perpendicular a la fuerza aplicada. Luego se construyen tablas de esfuerzos Vs. deformaciones para analizar la relación que tienen y con estos datos analizar algunas propiedades mecánicas del material.

El esfuerzo ingenieril y la deformación ingenieril está dada mediante las siguientes ecuaciones:

  [EC.1][pic 3]

  [EC.2][pic 4]

Los esfuerzos y deformaciones reales del material están dados por las siguientes ecuaciones:

  [EC.3][pic 5]

  [EC.4][pic 6]

El módulo de Young es muy importante para analizar las propiedades del material ya que nos ayuda a predecir el comportamiento mecánico del material sometido a cargas (frágil o dúctil) [2]. Se define como:

  [EC.5][pic 7]

Por otra parte podemos hallar la resiliencia del material o la capacidad de almacenar energía elástica mediante la siguiente ecuación:

 [EC.6][pic 8]

Una propiedad importante en el análisis del material sometido a un esfuerzo es la tenacidad (Te) que es la capacidad de almacenar energía hasta la ruptura, es decir el área bajo la curva esfuerzo-deformación definida como:

[pic 9]

[EC.7]

Por ultimo podemos hallar el coeficiente de endurecimiento haciendo uso de la curva esfuerzo real–deformación real mediante la ecuación que relaciona el esfuerzo y la deformación en la zona plástica, es decir:

[EC.8][pic 10]

Una de las posibles causas de error es la inexactitud de lectura de los datos en el deformimetro o que la probeta presente algún defecto ya sea de fabricación de la pieza o de mal mecanizado que cambiaría los datos obtenidos y serian distintos al compararlos con los teóricos que se encuentran en la literatura.

2. Resultados y Análisis

Inicialmente la probeta mecanizada tenía un diámetro de 6,33mm con una longitud de sección reducida para el ensayo de 20mm. Durante el ensayo de tensión se registraron los siguientes datos de esfuerzo aplicado y deformación:

Tabla1. Datos de carga aplicada y deformación.

Las dimensiones finales de la probeta después del ensayo de tensión fueron de 25,28mm de longitud de sección reducida y el diámetro  5,72mm.

Mediante la ecuación 1 y 2 se calculan los esfuerzos y las deformaciones correspondientes:

Tabla2. Datos de esfuerzo y deformación ingenieril.

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