Ensayo de Tensi³n_Separata

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ensayo de tracción

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  • Ensayo de Tensin: Introduccin

    Proporciona Informacin de Diseo sobre Resistencia de los Materiales y es un ensayo aceptado para la especificacin de los materiales.

    La probeta es sometida a una fuerza axial constante y creciente mientras se realizan observaciones de la carga aplicada y su Alargamiento (Curva Carga Alargamiento (P Vs. L).

    A partir de la curva anterior se construye la curva de Ingeniera o Convencional: Esfuerzo Deformacin, en la que el esfuerzo ,y la deformacin promedio se calculan a partir de:

    s=P/A e=/Lo = L/Lo = (L-Lo)/Lo

    Ambas curvas (Carga - alargamiento) y (Esfuerzo deformacin) tienen la misma forma.

    La forma y magnitud de las Curva Esfuerzo Deformacin depender de la composicin del material, tratamiento trmico , historia previa de deformacin plstica y del estado de tensiones aplicadas durante el ensayo.

    Los parmetros que se usan para describir la curva Esfuerzo-deformacin, son: Resistencia a la tensin, Resistencia a la cedencia o punto de fluencia, Porcentaje de elongacin y Reduccin de Area. Los dos primeros son parmetros de resistencia, mientras que los dos siguientes, de ductilidad.

    Met. Mecanica II 1 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Introduccin

    La Curva Esfuerzo- Deformacin tiene una regin elstica que es lineal y proporcional a la deformacin.

    Cuando el esfuerzo supera a la Resistencia a la Fluencia, la probeta sufre deformacin plstica .

    El esfuerzo requerido para continuar con la deformacin plstica se incrementa conforme se incrementa la deformacin plstica. El metal se endurece por deformacin.

    El volumen del cuerpo permanece constante durante la deformacin plstica AL=Alo. De esta forma conforme la probeta se elonga, su seccin transversal disminuye en forma constante a lo largo de la distancia sujeta a medicin. Inicialmente el endurecimiento compensa esta disminucin de seccin, y el esfuerzo de Ingeniera contina aumentando conforme se incrementa la deformacin. Hasta que se llega a una situacin en la que la disminucin de la seccin transversal es mayor que la carga

    Met. Mecanica II 2 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Introduccin

    De Deformacin proveniente del endurecimiento por deformacin (en la regin ms dbil del material). Toda deformacin plstica posterior se concentra sobre esta regin, y la probeta empieza a formar un cuello o un adelgazamiento local. Debido a esta disminucin de la seccin transversal que se produce ms rpidamente que la carga por deformacin por endurecimiento, a la carga real requerida para deformar a la probeta, sta cae y de igual forma el esfuerzo de ingeniera hasta provocar la fractura de la probeta.

    Considrese el caso de una probeta ensayada ms all de su resistencia a la fluencia y luego se le retira esta carga: deformacin elstica recuperable y deformacin plstica permanente.

    Met. Mecanica II 3 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Resistencia a la Traccin

    O Resistencia ltima a la tensin (RUT), es : su= Pmax/Ao Valor catalogado en la mayor parte de ensayos pero de poca

    significancia con relacin a la resistencia del material.

    Esta propiedad mecnica es fcil de obtener y reproducible en la mayora de los casos por lo que siempre se le ha considerado dentro de las especificaciones de un material.

    Se han encontrado numerosas correlaciones entre esta propiedad mecnica y su composicin qumica, as como con otras propiedades como la dureza y la resistencia a la Fatiga.

    Para los materiales frgiles es un criterio vlido de diseo.

    Met. Mecanica II 4 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Medidas de Fluencia

    El esfuerzo al que el material empieza a deformarse plsticamente o a tener fluencia depende de la sensibilidad de las mediciones de deformacin.

    En muchos materiales hay una separacin gradual entre el comportamiento elstico y plstico. Existen varias mediciones segn el uso de intencin de esta informacin:

    1. Lmite elstico Real.-basado en mediciones de micro deformacin (2x10-6 cm/cm). Relacionado al movimiento de unos cientos de dislocaciones.

    2. Lmite proporcional.- Mximo esfuerzo que es proporcional a la deformacin. (ltimo valor en el comportamiento lineal)

    3. Lmite elstico.- Mximo esfuerzo que el material puede soportar sin sufrir deformacin permanente. Es mayor que el lmite proporcional y su determinacin requiere de un procedimiento tedioso incremental de carga descarga.

    Met. Mecanica II 5 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Medidas de Fluencia

    4.- Resistencia a la Fluencia.- Esfuerzo requerido para producir una pequea cantidad de deformacin plstica. Se le determina interceptando a la curva Carga-Alargamiento con una recta paralela al comportamiento elstico a partir de la deformacin indicada. En U.S.A. el offset se encuentra especificado como una deformacin de 0.2 a 0.1% (e= 0.002 0.001)

    En Gran Bretaa se usa offset = 0.1 a 0.5% prctica que obvia la dificultad de determinar el lmite proporcional y lmite elstico.

    Para materiales que no tienen comportamiento lineal (Cu blando o Fundicin de hierro gris), este mtodo no se aplica. Lo usual es referir el esfuerzo de fluencia a un valor de deformacin como, e= 0.005

    o

    noffsetdeformaci

    oA

    Ps

    002.0

    Met. Mecanica II 6 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Mediciones de Ductilidad La ductilidad es una propiedad del material cualitativa y subjetiva.

    Su medicin se realiza por:

    1. Para indicar hasta donde podra deformarse un material sin que se fracture ( Operaciones de Conformado : laminacin, extrusin).

    2. Para indicar al Diseista, de una manera general, la capacidad que tiene el material de fluir plsticamente antes de fracturarse.

    3. Sirve como un indicador de los cambios en el nivel de impurezas o condiciones de procesamiento.

    En los ensayos de tensin se determinan dos valores. ef, deformacin de Ingeniera en fractura (elongacin), y

    q, la reduccin de rea en fractura. Estos dos valores se obtienen cuando la probeta se fractura.

    La elongacin y la reduccin de rea se expresan en %

    o

    of

    fL

    LLe

    o

    fo

    A

    AAq

    Met. Mecanica II 7 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Mediciones de Ductilidad

    Como la deformacin plstico se suele concentrar en la regin del cuello de la probeta, el valor de ef depender de la longitud sujeta a medicin Lo . Cuanto ms pequeo es Lo mayor ser su contribucin a la elongacin total en la regin del cuello y el valor de ef ser el de mayor valor, por lo que este valor siempre deber especificarse junto a Lo.

    En el caso de la Reduccin de rea (q), su valor no est afectado por Lo.

    La Reduccin de rea puede convertirse a una elongacin equivalente a una medida de Lo igual a cero, eo, y en consecuencia:

    Otra forma de evitar la confusin de resultados por la formacin de cuello es reportar la deformacin uniforme hasta el inicio de formacin de cuello (eu)

    q

    qeo

    1

    Met. Mecanica II 8 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Modulo de Elasticidad

    El Mdulo de elasticidad o Mdulo de Young, es la pendiente de la regin lineal de la curva esfuerzo-deformacin de Ingeniera.

    Es una medida de la rigidez del material, cuanto mayor es su valor menor es su deformacin elstica.

    Su valor es de importancia en el clculo de deflexiones (vigas y otros elementos estructurales).

    Su valor es el resultado de las fuerzas de unin entre los tomos del material, siendo de esta manera una de las propiedades mecnicas dependiente de la estructura. Su valor se ve afectado en menor cuanta por efecto de los aleantes, tratamiento trmico y trabajo en fro.

    El mdulo de Elasticidad depende de la Temperatura.

    Met. Mecanica II 9 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Modulo de Elasticidad

    Material Modulo de Elasticidad, psi x 10-6

    20oC 204 oC 427oC 538oC 649oC

    Acero al Carbono 30.0 27.0 22.5 19.5 18.0

    Acero Inoxidable Austentico 28.0 25.5 23.0 22.5 21.0

    Aleaciones de Titanio 16.5 14.0 10.7 10.1

    Aleaciones de Aluminio 10.5 9.5 7.8

    Valores Tpicos del Modulo de Elasticidad a diferentes Temperaturas

    Met. Mecanica II 10 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Resiliencia (UR)

    Es la capacidad que tiene un material para absorber energa cuando se deforma elsticamente y de devolverla cuando retorna a su estado original. Ejemplo: los resortes.

    Se le mide a travs del mdulo de resiliencia: energa de deformacin por unidad de volumen requerida para tensionar al material desde un esfuerzo cero hasta el esfuerzo de fluencia o Para tensin uniaxial: Uo=1/2xex , en funcin al mdulo de elasticidad: UR= So

    2/(2E). De acuerdo a la primera definicin, es el rea por debajo de la zona elstica del diagrama esfuerzo-deformacin de la curva de Ingeniera.

    Un material de buena resiliencia deber tener entonces un valor alto de esfuerzo de fluencia y un bajo mdulo de elasticidad.

    Met. Mecanica II 11 Ing. H. Vargas C.

  • Ensayo de Tensin: Tenacidad (UT)

    Es la capacidad que tiene un material para absorber energa en su rango plstico.

    Esta propiedad la deben exhibir ciertos componentes que sufren esfuerzos por encima de su fluencia y no deben de fracturarse (engranajes, cadenas, juntas de acople, etc.).

    Una forma de apreciar a la Tenacidad es considerarla como el rea por debajo de la curva Esfuerzo-deformacin, que es un indicativo de la cantidad de trabajo por unidad de volumen que puede realizarse sin causar la ruptura. Se aprecia que la tenacidad es un factor que compromete tanto a la resistencia como a la ductilidad.

    Se tien