Ensayo de traccion

Universidad de Chile Facultad de Ciencias F´ ısicas y Matem´ticas a Departamento de Ingenier´ Mec´nica ıa a

Laboratorio No1 Influencia de los Tratamientos T´rmicos en Aceros e

ME42B Metalurgia Mec´nica a Profesor: Rodrigo Palma Hillerns

Ernesto Holzmann Illanes Semestre Primavera 2006

Cap´ ıtulo 1

Ensayo de Tracci´n o
Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, seefect´an ensayos para medir u su comportamiento en distintas situaciones. El ensayo destructivo m´s importante es el ensayo de a tracci´n, en donde se coloca una probeta en una m´quina de ensayo consistente de dos mordazas, o a una fija y otra m´vil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza o m´vil. Un esquema de la m´quina de ensayo de tracci´n se muestra enla figura 1.1 o a o

Figura 1.1: M´quina de Ensayo de Tracci´n. a o

La m´quina de ensayo impone la deformaci´n desplazando el cabezal m´vil a una velocidad a o o seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una se˜al que representa la n carga aplicada, las m´quinas poseen un plotter que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro a a a o eje la carga le´ ıda. La figura1.2 muestra el gr´fico obtenido en una m´quina de ensayo de tracci´n para un acero. 1

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Figura 1.2: Curva Fuerza-Deformaci´n de un Acero. o

Las curvas tienen una primera parte lineal llamada zona el´stica, en donde la probeta se coma porta como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitud inicial. Se tieneentonces que en la zona el´stica se cumple que: a F = K (li − l0 ) Donde: F: fuerza K: cte. del resorte li : longitud instant´nea bajo carga a l0 : longitud inicial Cuando la curva se desv´ de la recta inicial, el material alcanza el punto de fluencia, desde ıa aqu´ el material comienza a adquirir una deformaci´n permanente. A partir de este punto, si se ı o quita la carga la probeta quedar´ m´s largaque al principio. Deja de ser v´lida nuestra ecuaci´n ıa a a o 1.1 y se define que ha comenzado la zona pl´stica del ensayo de tracci´n. El valor l´ a o ımite entre la zona el´stica y la zona pl´stica es el punto de fluencia (yield point) y la fuerza que lo produjo la a a designamos como l´ ımite de fluencia (LF). 2 (1.1)

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Luego de la fluenciasigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a un m´ximo en Fmax . Entre FLF y Fmax la probeta se alarga en forma permanente y repartida, a lo a largo de toda su longitud. En Fmax la probeta muestra su punto d´bil, concentrando la deformaci´n e o en una zona en la cual se forma un cuello. La deformaci´n se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Alo adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor ´rea, provocando la ruptura. La figura a 1.3 muestra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga m´xima y luego de la a ruptura.

Figura 1.3: Formaci´n del cuello y ruptura. o

Para expresar la resistencia en t´rminos independientes del tama˜o de la probeta, se dividen las e n cargas por la secci´n transversalinicial A0 , obteni´ndose la resistencia a la fluencia en la ecuaci´n o e o 1.2 y la resistencia m´xima a la tracci´n en la ecuaci´n 1.3. a o o σLF o σy = FLF A0 Fmax A0 (1.2)

σRMT o σUT S =

(1.3)

Las unidades de estas medidas pueden ser kg/mm2 , MPa o kpsi. En particular nosotros usaremos la del sistema internacional, es decir en MPa. La figura 1.4 se ilustra una probeta al inicio del ensayoindicando las medidas iniciales necesarias.

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Figura 1.4: Medidas iniciales.

Analizando las probetas despu´s de rotas, es posible medir dos par´metros: El alargamiento e a final Lf figura 1.5 y el di´metro final Df , que nos dar´ el ´rea final Af . a a a

Figura 1.5: Medidas despu´s de la rotura. e

Estos par´metros se expresan como...