UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA
SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍA
ENSAYO DE TENSIÓN PARA METALES
1. OBJETIVO
1.1 Objetivo general.
Determinar el comportamiento de un metal cuando es sometido a esfuerzos axiales de tensión.
1.2 Objetivos Específicos
Conocer las normas y técnicas para la realización del ensayo de tensión para metales.
Determinar las principales propiedades mecánicas de un metal.
2. DEFINICIONES
Este ensayo consiste en someter a una probeta normalizada a fuerzas en sus extremos que tienden a aumentar su longitud hasta que la probeta se rompa. Las propiedades mecánicas son aquellas medidas de los materiales que para determinarse requieren la aplicación de una fuerza externa.
2.1 Esfuerzo. Relación entre la fuerza aplicada y la sección que la resiste.
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2.2 Deformación Unitaria. Es el cociente entre el
alargamiento total y la longitud inicial de la probeta.
2.3 Módulo de elasticidad. Es la pendiente del segmento rectilíneo de la gráfica esfuerzo vs. deformación unitaria (ζ vs. Є), ó la relación entre el esfuerzo y la deformación unitaria (E = ζ / Є).
2.4 Límite de proporcionalidad. Es el máximo esfuerzo hasta donde la tensión es función lineal de la deformación.
2.5 Límite Elástico. Máximo esfuerzo que puede soportar un material sin sufrir una deformación permanente.
2.6 Límite de fluencia. Aquel en el que se presenta un alargamiento notable sin existir un aumento de carga.
2.7 Esfuerzo último. Es la máxima ordenada de la gráfica esfuerzo vs deformación unitaria (ζ vs. Є). Se conoce como Resistencia a la Tracción.
2.8 Punto de rotura. Esfuerzo para el que se presenta la rotura del material.
2.9 Zona Elástica. Región de la curva esfuerzo vs deformación unitaria ( ζ vs. Є) que va desde el origen hasta el límite de proporcionalidad.
2.10 Zona Plástica. Región de la curva esfuerzo vs
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deformación unitaria (ζ vs. Є) que va desde el límite de proporcionalidad hasta el punto de rotura.
2.11 Resiliencia. Capacidad de absorber energía en la zona elástica.
EU LPR 2/
2.12 Tenacidad. Es la capacidad de un material para absorber energía en la zona plástica.
2/*2/ ofULPT llU Para
materiales dúctiles
2/**3/2 ofUT llU Para
materiales frágiles.
2.13 Estricción. Es la máxima disminución del área de la sección transversal del material con respecto al área primitiva.
100*/ 0AAAA of
2.14 Elongación. Es la relación entre el aumento de la longitud después de la rotura y la longitud inicial del material.
100*/ 0lll of
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DIAGRAMA ESFUERZO VS. DEFORMACIÓN
UNITARIA -MATERIAL DÚCTIL-
3. EQUIPOS Y MATERIALES
Máquina universal de ensayos. Escala 0 : 20 Ton.
Deformímetro.
Extensómetro.
Calibrador.
Probeta.
Flexómetro.
Balanza.
Cortadora de disco
MPa)
ZONA DE
PLASTICIDAD
PERFECTA O
FLUENCIA
(mm/mm)
)
ESTRICCION
E
N D
D E
U F
R O
E P R
C O M
I R A
M C
I I
E O
N N
T
O
fl
lp
ul
Ro
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DIAGRAMA ESFUERZO VS. DEFORMACIÓN UNITARIA
-MATERIAL FRÁGIL-
4. DATOS INICIALES
Tomar las medidas de la probeta a ensayar: diámetro inicial, longitud entre marcas, longitud total.
ESFUERZO
ULTIMO
LÍMITE
PROPORCIONALIDAD
LIMITE DE
FLUENCIA
MPa)
(mm/mm)
)
METODO
DEL 0,2%
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5. LECTURAS
Lecturas de carga en kilogramos fuerza (kgf).
Lecturas de deformación –Extensómetro- en milímetros (mmx10
-2).
Lecturas de deformación -Deformímetro- en diezmilésimas de pulgadas (pulgx10
-4).
6. PROCEDIMIENTO
Fijar la longitud de ensayo. Lo = longitud entre marcas (90 mm ó 60 mm).
Colocar la probeta entre las mordazas de la máquina universal.
Graduar la velocidad de aplicación.
Colocar y ajustar el extensómetro y el deformímetro, ajustar el reloj dinamométrico.
Accionar la máquina universal e ir tomando lecturas de carga y de deformación.
Tomar los datos del diámetro final, longitud total final
Cortar un segmento de aproximadamente 40 mm y pesar.
7. DATOS FINALES
Tomar las medidas del diámetro final de la probeta, longitud total final, longitud final entre marcas. Observar el tipo de fractura.
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8. CÁLCULOS
A partir de los valores de esfuerzo y deformación unitaria calculados trazar la curva esfuerzo vs. deformación unitaria (ζ vs. ε). Marcar puntos característicos.
De la curva Esfuerzo vs Deformación unitaria determinar el esfuerzo en:
Límite de proporcionalidad (ζLP). Límite elástico (ζLE ). Límite de fluencia (ζf ). Último (ζu ). Rotura (ζR ).
Demarcar la zona elástica y la zona plástica.
Determinar el módulo de elasticidad.
Determinar las medidas de ductilidad. Porcentaje de elongación (Δδ). Porcentaje de estricción ( ε ).
Determinar el módulo de resiliencia (UR )
Determinar el módulo de tenacidad (UT )
9. PREGUNTAS
Explique qué utilización práctica tiene el esfuerzo en el límite de proporcionalidad y el esfuerzo de fluencia hallados en el diagrama esfuerzo vs deformación unitaria.
¿Qué normas nacionales e internacionales son aplicables al ensayo de tensión de metales?
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10. LECTURAS RECOMENDADAS
Referencia bibliográfica No. 2
Referencia bibliográfica No. 3
Referencia bibliográfica No. 4
Referencia bibliográfica No. 5; Pág 329 - 346
Referencia bibliográfica No. 6; Pág 275 – 286
11. CONCLUSIONES
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DATOS INICIALES
REFERENTES AL ENSAYO
FECHA: TIPO DE ENSAYO:
MAQUINA UTILIZADA:
EJECUTOR:
LECTORES:
ESCALA:
INTERVALO DE CARGA:
REFERENTES A LA PROBETA
MATERIAL:
DIMENSIONES DE LA
PROBETA:
DIBUJO DE LA PROBETA
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TABLA DE LECTURAS
CARGA
DEFORMACIÓN
EXTENSÓMETRO
DEFORMACIÓN
DEFORMÍMETRO
kgf
N
mmx10-2
Pulgx10-4
mm
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DATOS FINALES
TIEMPO:
TIPO DE ESFUERZO:
FORMA DE LA FALLA:
DIBUJO DE LA FALLA
DIMENSIONES DE LA
MUESTRA
Longitudes:
Diámetros:
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TABLA DE RESULTADOS
ESFUERZO
MPa
DEF. UNITARIA
EXTENSÓMETRO
mm/mm
DEF. UNITARIA
DEFORMÍMETRO
mm / mm
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VALORES CARACTERÍSTICOS
ESFUERZOS
LÍMITE PROPORCIONAL
σLP:
LIMITE DE FLUENCIA
σFL:
ÚLTIMO
σUL:
ROTURA
σRO:
MEDIDAS DE DUCTILIDAD
PORCENTAJE DE ESTRICCIÓN
ΔA:
PORCENTAJE ELONGACIÓN
Δδ:
MÓDULO DE YOUNG
E:
RESILIENCIA
Ur:
TENACIDAD PESO ESPECIFICO
UT: ρ:
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ANEXOS
FALLAS TIPICAS DE METALES A TRACCION
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MAQUINA UTILIZADA EN EL ENSAYO
Fuente: BARAJAS CASTIBLANCO HUMBERTO. Manual de
Laboratorio de Resistencia de Materiales. Cúcuta; UFPS. Pag 6
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Fuente: BARAJAS CASTIBLANCO HUMBERTO. Manual de
Laboratorio de Resistencia de Materiales. Cúcuta; UFPS. Pag 6