Lab. ensayo resistencia de materiales utp
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En 3 oraciones: El documento describe un laboratorio sobre la resistencia de aceros industriales. Explica los ensayos de tracción realizados sobre probetas de acero SAE 1045 para determinar su resistencia y comportamiento bajo carga. Los resultados de los ensayos mostraron que el acero alcanzó resistencias a la tracción de entre 355.7 a 417.7 MPa y deformaciones de hasta el 16.8%, cumpliendo con las especificaciones para su uso en aplicaciones automotrices y de maquinaria.
Lab. ensayo resistencia de materiales utp
- 1. FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y MECÁNICA DOCENTE: ING. INCISO MELGAREJO, DANIEL INTEGRANTE: QUISPE GARRIAZO JORGE AULA: A -1005 TURNO: NOCHE 2014 CONSTRUCCIÓN DE VEHÍCULOS II TEMA: LABORATORIO DE RESISTENCIA DE ACEROS INDUSTRIALES
- 2. LABORATORIO DE ENSAYO DE RESISTENCIADE ACEROS INDUSTRIALES 1. INTRUCCIÓN. Las normas SAE son un compendio de normas que regulan prácticamente todos los materiales y elementos que componen un vehículo (autos, camiones, motores industriales) digamos todo lo relacionado con mecánica, comprende clasificaciones para aceros, aleaciones de todo tipo, compuestos sintéticos, gomas, aceites, mangueras, conexiones, partes de transmisión (por ejemplo da las dimensiones de las tomas de fuerza.) Se pretende que haya cierta estandarización y se garantice que si un acero o un aceite responde a una norma SAE tal o cual, cumpla determinadas especificaciones. En 1902, la sección americana se constituye como organización autónoma con el nombre de: American SocietyforTestingMaterials, que se volverá universalmente conocida en el mundo técnico como ASTM.Dudley fue, naturalmente, el primer presidente de la ASTM. El campo de acción de la ASTM se fue ampliando en el tiempo, pasando a tratar no solo de los materiales ferroviarios, sino todos los tipos de materiales, abarcando un espectro muy amplio, comprendiendo los revestimientos y los mismos procesos de tratamiento. El desarrollo de la normatización en los años 1923 al 1930 llevó a un gran desarrollo de la ASTM (de la cual por ejemplo Henry Ford fue miembro). El campo de aplicación se amplió, y en el curso de la segunda guerra mundial la ASTM tuvo un rol importante en la definición de los materiales, consiguiendo conciliar las dificultades bélicas con las exigencias de calidad de la producción en masa. Era por lo tanto natural un cierto reconocimiento de esta expansión y en 1961 ASTM fue redefinida como American SocietyforTesting and Materials, habiendo sido ampliado también su objetivo. A partir de ese momento la cobertura de la ASTM, además de cubrir los tradicionales materiales de construcción, pasó a ocuparse de los materiales y equipos más variados, como las muestras metalográficas, cascos para motociclistas, equipos deportivos, etc. En el 2001 la ASTM asume su nombre actual: ASTM International como testimonio del interés supranacional que actualmente han alcanzado las técnicas de normalización.
- 3. 2. MARCO TEÓRICO. SAE 1045 Características del material: COMPOSICIÓN QUÍMICA (%) C 0.43 - 0.50 Mn 0.60 - 0.90 Si 0.15 - 0.35 P 0.04 S 0.05 Formas: Redonda cuadrada y hexagonal Suministro: Laminado y trefilado Descripción: Acero de medio carbono. Este tipo de acero tiene buenas características de forja, soldable, responde al tratamiento térmico y al endurecimiento por llama o inducción. Por su dureza y tenacidad es utilizado para la fabricación de componentes de maquinaria. Apto para fabricaciones de exigencias moderadas. Usos: Por sus características de temple, se tiene una amplia gama de aplicaciones automotrices y de maquinaria en general de resistencia media, tales como: ejes, semiejes, cigüeñales, engranajes, piñones, cuñas, tornillos, pernos, martillos, pasadores, remaches, partes de maquinaria y herramientas agrícolas. PROPIEDADES MECÁNICAS Laminado en caliente Resistencia a la 58 kgf/mm2 tracción Límite de fluencia 32 kgf/mm2 Alargamiento 16% Reducción de área 40% Maquinabilidad 55% Dureza (HB) 163 TRATAMIENTO TÉRMICO (en ° C) Forjado 1050 - 1200 Normalizado 870 - 890 Revenido 300 - 670 Recocido 650 - 700 Templado Agua 820 - 850 Aceite 830 - 860
- 4. 3. ENSAYO DE TRACCIÓN. El ensayo de tracción o ensayo de tensión 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 un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales elásticos como: a) Módulo de elasticidad.- Es el resultado de dividir la tensión por la deformación unitaria, dentro de la región elástica de un diagrama esfuerzo – deformación. b) Coeficiente de Poisson.- Cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza. c) Límite de proporcionalidad.- Valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada. d) Límite de fluencia.- Valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada. e) Límite elástico.- Valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado. Es la máxima tensión aplicable sin que se produzcan deformaciones permanentes en el material. f) Carga de rotura o resistencia a la tracción.-Es la carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta. g) Alargamiento de rotura.- Es el incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento. Normalmente, el límite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carece de interés para los cálculos. Tampoco se calcula el Módulo de Young, ya que éste es característico del material; así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.
- 5. ESFUERZO Y DEFORMACIÓN Consideremos una probeta de longitud l0 y una sección A0 sometida a una fuerza F. Se define entonces esfuerzo o tensión (σ), como la fuerza aplicada a la probeta por unidad de sección transversal A0. 𝝈 = 𝑭 𝑨 𝟎 Sus unidades en el sistema internacional son N/m2 o Pascal. Supongamos que durante el ensayo la varilla se alargó una longitud L: ∆𝑳 = 𝑳 − 𝑳 𝟎 Siendo L la longitud final de la probeta y L0 su longitud inicial. Definimos deformación o alargamiento unitario (ε) de la probeta, como el cociente entre el cambio de longitud o alargamiento experimentado y su longitud inicial: 𝜺 = 𝑳 − 𝑳 𝟎 𝑳 𝟎 A veces se utiliza el porcentaje de alargamiento: % 𝒅𝒆𝒇𝒐𝒓𝒎𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝜺(%) = ∆𝑳 𝑳 𝟎 × 𝟏𝟎𝟎 ANÁLISIS DE UN DIAGRAMA DE DEFORMACIÓN Cada material tiene una gráfica distinta porque su comportamiento es distinto. En general hay dos zonas: a. En la primera la deformación es proporcional a la tensión de tracción. b. En las segunda, a pequeñas variaciones de tensión se producen grandes deformaciones. En las abscisas, la deformación es εy en las ordenadas, la tensión o esfuerzo.
- 6. Un material como se observa en el gráfico presenta dos zonas importantes en cuanto a su comportamiento en un esfuerzo de tracción: a. Zona elástica (OE).- Se caracteriza porque al cesar las tensiones aplicadas, los materiales recuperan su longitud inicial (L0). b. Zona plástica.- Se ha rebasado la tensión del límite elástico y aunque dejemos de aplicar tensiones de σE, el material ya no recuperaría su longitud original y será mayor que L0.
- 7. ENSAYO DE LABORATORIO 1. Primer ensayo de tracción: Calculos: 𝝈 𝒎á𝒙 = 𝑭 𝑨 𝟎 𝜎 𝑚á𝑥 = 1220𝑘𝑔 𝑥 9.81 𝑚 𝑠2 𝜋 4 𝑥(6,04 𝑚𝑚 𝑥10−3 𝑚)2 𝝈 𝒎á𝒙 = 𝟒𝟏𝟕, 𝟕 𝑴𝑷𝒂
- 8. 2. Segundo ensayo de tracción: Cálculos: 𝝈 𝒎á𝒙 = 𝑭 𝑨 𝟎 𝜎 𝑚á𝑥 = 870𝑘𝑔 𝑥 9.81 𝑚 𝑠2 𝜋 4 𝑥(1.94 𝑥 12.37 𝑚𝑚2) 𝑥 10−6 𝑚2 𝝈 𝒎á𝒙 = 𝟑𝟓𝟓, 𝟕 𝑴𝑷𝒂 ∆𝑳 = 𝑳 − 𝑳 𝟎 ∆𝐿 = 59.34 − 50.8 ∆𝑳 = 𝟖. 𝟓𝟒 𝒎𝒎 𝜺 = 𝑳 − 𝑳 𝟎 𝑳 𝟎 = ∆𝑳 𝑳 𝟎 𝜀 = 8.54 50.8 = 0.168 𝜺 = 𝟏𝟔. 𝟖 %
- 9. 3. Tercer ensayo de flexión: Datos: Longitud entre apoyos: 80 cm Cargas aplicadas: (100, 200, 300, 400, 500)kg respectivamente. Deformaciones: (1.12, 2.26, 3.42, 4.67, 5.97) respectivamente según la carga aplicada. Carga (Kg) σ(mm) 100 1.12 200 2.26 300 3.42 400 4.67 500 5.97 0 1 2 3 4 5 6 7 0 100 200 300 400 500 600 Deformación Carga Kg σ(mm)
- 10. 4. CONCLUSIONES. Del trabajo podemos concluir la importancia que tiene hacer una prueba de ensayo al material que se va utilizar en la realización de un proyecto de ingeniería, ya que esto nos permite conocer mejor el comportamiento que tendría el material a usar, al momento de diseñar una estructura. Nos permite saber si va a cumplir con los requisitos que se necesitan y si el material es el adecuado para la aplicación que le queremos dar. También un ensayo como el visto nos permite conocer las propiedades de resistencia del material simulando las cargas a las que será sometido en funcionamiento. 5. BIBLIOGRAFÍA. http://www.acerosbravo.cl/imgmodulo/Imagen/54.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3n