Práctico de Laboratorio Nº 11 - Metales I PDF

Práctico de Laboratorio Nº 11 METALES I BIBLIOGRAFÍA BASICA:  ENSAYO DE MATERIALES: Aarón Helfgot  FUNDAMENTOS DE LA CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES: William F. Smith y Javad Hashemi  LABORATORIO DE ENSAYOS INDUSTRIALES: Gonzá...

Práctico de Laboratorio Nº 11 METALES I BIBLIOGRAFÍA BASICA:  ENSAYO DE MATERIALES: Aarón Helfgot  FUNDAMENTOS DE LA CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES: William F. Smith y Javad Hashemi  LABORATORIO DE ENSAYOS INDUSTRIALES: González Arias, Antonio  NORMAS: IRAM –IAS U 500-102, CIRSOC serie 300 (Acero) y serie 700 (Aluminio) 1.- Introducción: Los materiales metálicos son elementos químicos inorgánicos que están formados por uno o más componentes metálicos (hierro, cobre, aluminio, níquel, etc.) y pueden contener también algunos componentes no metálicos (carbono, nitrógeno y oxígeno). Los metales poseen una estructura cristalina en la cual cada átomo se dispone en forma ordenada, determinando así la forma de la estructura y las propiedades que se desarrollarán. Los metales desarrollan una serie de propiedades en relación al tipo de unión atómica, dichas propiedades son:  Fusibilidad: Capacidad de pasar de estado sólido a líquido y combinarse con otros metales, y viceversa, manteniendo sus propiedades originales.  Forjabilidad: Capacidad de poder dar forma al material por machacado en frío ó en caliente.  Maleabilidad: Capacidad de convertirse en láminas por compresión.  Ductilidad: Capacidad de convertirse en hilo por tracción.  Tenacidad: Capacidad de resistir grandes esfuerzos con grandes deformaciones.  Facilidad de Corte: Capacidad de poder ser separados en dos secciones infinitamente próximas.  Soldabilidad: Capacidad de unir dos metales (iguales ó distintos) con el aporte de un tercer metal.  Oxidabilidad: Capacidad de formar compuestos electroquímicos con el oxígeno. 2.- Acero: El Acero (según Normas IRAM-IAS-500-01) es una aleación hierro-carbono, con 0,02% al 2% de Carbono, y que contiene además otros elementos incorporados en forma natural o deliberada (manganeso, azufre, fósforo y sílice) que le confieren propiedades características. Norma de Aplicación: IRAM/IAS U 500-102*, Tercera Edición 2016-10-28 (*) Corresponde a la revisión de las cinco partes de la IRAM/IAS U 500-102:1987, a las que reemplaza. La nueva Norma presenta una serie de anexos en los que se contempla, en forma particular, los distintos tipos de productos de acero, a saber: Anexo A (Normativo) Probetas para productos planos (chapas y flejes) y perfiles conformados en frío, pág. 37 Anexo B (Normativo) Probetas para alambres, alambrones, barras y perfiles laminados, pág. 41 1 Anexo C (Normativo) Probetas para tubos, pág. 45 Anexo D (Informativo) Recomendaciones concernientes al uso de máquinas de ensayo de tracción controladas por computadora, pág. 49 Anexo E (Informativo) Estimación de la velocidad de separación de las mordazas teniendo en cuenta la rigidez de la máquina de ensayo, pág. 56 Anexo F (Informativo) Determinación del alargamiento porcentual, pág. 57 Anexo G (Informativo) Determinación del módulo de elasticidad de los materiales metálicos bajo carga de tracción uniaxial, pág. 60 Anexo H (Informativo) Estimación de la incertidumbre, pág. 65 Anexo I (Informativo) Precisión del ensayo de tracción - Resultados de los programas de comparación entre laboratorios, pág. 91 Anexo J (Informativo) Bibliografía, pág. 96 Anexo K (Informativo) Integrantes de los organismos de estudio, pág. 9 3.- Condiciones para el ensayo de Tracción Estática de Acero: El ensayo de tracción estática se utiliza para evaluar la resistencia de metales y aleaciones, y consiste en aplicar una fuerza (o deformación), sobre una probeta de acero, de intensidad gradualmente creciente y a una velocidad suficientemente lenta hasta la fractura (que se produce en un tiempo relativamente corto), de tal modo que la aplicación de dicha carga no provoque efectos colaterales que serían producidos por aplicación de la carga a mayores velocidades. Para los ensayos de tracción en Aceros se utilizan las siguientes probetas: 3.1.- Probeta 3.1.1.- Generalidades La forma y las medidas de las probetas dependen del producto metálico del cual se extraen. Generalmente, la probeta se obtiene por mecanizado de una muestra obtenida del producto o de una muestra moldeada. No obstante, en los productos de sección transversal constante (barras, alambres, etc.) o de muestras de ensayo moldeadas (fundiciones de hierro y aleaciones no ferrosas) se pueden utilizar las muestras sin mecanizar. Las tolerancias dimensionales de las probetas deben cumplir con lo establecido en los anexos A, B y C mencionados anteriormente. La sección transversal de la probeta puede ser circular, cuadrada, rectangular, anular o, en casos especiales, de otra forma constante. Las probetas que se deben usar tienen una longitud de referencia inicial (Lo), relacionada directamente con el área de la sección transversal inicial (So) por medio de la ecuación Lo = k So, donde k es un 2 coeficiente de proporcionalidad, y se denominan probetas de ensayo proporcionales. El valor adoptado internacionalmente para k = 5,65. La longitud de referencia inicial debe ser, como mínimo, 15 mm. Cuando el área de la sección transversal inicial, So, de la probeta sea demasiado pequeña como para que se cumpla el requisito con el valor del coeficiente k = 5,65, puede usarse un valor mayor (preferentemente 11,3) o una probeta no proporcional. NOTA. La utilización de una longitud de referencia inicial menor que 20 mm supone un incremento de la incertidumbre en la medición. Para el caso de probetas no proporcionales, la longitud de referencia inicial, Lo, es independiente del área de la sección transversal inicial (So). Para convertir los valores de alargamiento obtenidos con probetas proporcionales a valores de pro- betas no proporcionales y viceversa, ver las IRAM/IAS U 500-21 e ISO 2566-2. 3.1.2. Probetas mecanizadas Las probetas mecanizadas, cuando la parte calibrada y los extremos de amarre poseen medidas diferentes, deben tener el radio de acuerdo con lo indicado en los anexos A, B y C. Los extremos de amarre pueden ser de cualquier forma para que se adapten a los dispositivos de fijación de la máquina de ensayo. El eje de la probeta debe coincidir con el eje de aplicación de la fuerza. La longitud libre entre las mordazas de sujeción de la máquina debe ser mayor que la longitud calibrada (Lc) o igual, para probetas sin radios de acuerdo, y mayor que la longitud de referencia inicial (Lo). 3.1.3. Probetas no mecanizadas Si la probeta consiste en una porción no mecanizada del producto o en una barra de ensayo no mecanizada, la longitud libre entre las mordazas debe ser suficiente para que las marcas de referencia queden a una distancia razonable de las mordazas de sujeción de la máquina (definida en los anexos A, B y C). En las probetas moldeadas los extremos de amarre y la longitud calibrada deben unirse a través de un radio de acuerdo. Las medidas de este radio de acuerdo son importantes y se recomienda que se definan en la norma particular del producto. Los extremos de amarre pueden ser de cualquier forma, siempre que sean compatibles con las mordazas de la máquina de ensayo. La longitud calibrada (Lc) debe ser mayor que la longitud de referencia inicial (Lo). 3.2. Tipos Los principales tipos de probetas se definen en los anexos A, B y C, de acuerdo con la forma y el tipo de producto, conforme se indica en la tabla 1. En las normas particulares de los productos se pueden especificar otros tipos de probetas. 3  Tabla 1 - Principales tipos de probetas Tipo de producto Productos planos (chapas, flejes) y Alambres, alambrones, Tubos perfiles conformados en frío barras y perfiles laminados Anexo A Anexo B Anexo C 3.3. Preparación de las probetas Las probetas deben extraerse y prepararse de acuerdo con lo establecido en las normas que correspondan para cada producto, las condiciones generales deben ser las indicadas en la IRAM/IAS U 500-34 NM-ISO 377-1. So So So Lo Figura 1. Probetas que contienen una muestra de producto no mecanizado (ver anexo B) Referencias: Lo longitud de referencia inicial So área de la sección transversal inicial de la zona calibrada Probeta antes del ensayo So Lo Lc Lt 4 Probeta después del ensayo Su Lu Figura 2. Probetas mecanizadas de sección transversal redonda (verAnexo B) Referencias: do diámetro inicial de la longitud calibrada de una probeta redonda Lc longitud calibrada Lo longitud de referencia inicial Lt longitud total de la probeta Lu longitud de referencia final después de la rotura So área de la sección transversal inicial de la zona calibrada Su área mínima de la sección transversal después de la rotura NOTA. La forma de los extremos de amarre de las probetas se da solo a título informativo. 3.4. Longitud de referencia inicial 3.4.1. Probetas proporcionales Como regla general, se utilizan probetas proporcionales cuya longitud de referencia inicial, Lo, está relacionada con el área de la sección transversal inicial, So, mediante la siguiente ecuación: Lo = k So Siendo: k = 5,65. Como alternativa, puede utilizarse un valor de k = 11,3. Las probetas con sección transversal circular deben tener las medidas indicadas en la tabla 2. Tabla 2 - Probetas de sección transversal circular Coeficiente de Diámetro Longitud de Longitud calibrada proporcionalidad referencia inicial mín. d0 L0 Lc k (mm) (mm) (mm) 20 100 110 14 70 77 5,65 10 50 55 5 25 28 5 3.4.2. Probetas no proporcionales En caso de utilizarse probetas no proporcionales, la longitud de la parte calibrada, Lc, no debe ser menor que Lo + bo/2 o Lo = 1,5 So. En caso de desacuerdo entre las partes, y siempre que haya material en cantidad suficiente, se debe utilizar la longitud calibrada Lc = Lo + 2bo o Lo = 2 So. 3.4.3.- Probeta de ensayo Con el fin de poder colocar los extensómetros para medición de las deformaciones se empleará una probeta proporcional mecanizada con coeficiente K = 11,3, la que se muestra a continuación:  Probeta de ensayo:  Diámetro:  = 20mm  Longitud de referencia inicial: L0 = 200mm  Longitud Calibrada: Lc = 220mm  Diámetro de los cabezales: D = 25 mm  Longitud de los cabezales: L = 35 mm Figura 3 Probeta de ensayo Proporcional (k = 11,3) y mecanizada Nota: Los cabezales de la probeta poseen la función de lograr la correcta sujeción de la probeta a la máquina de ensayo. Para realizar la experiencia se marca la probeta con líneas equidistantes entre sí en veinte tramos de un centímetro cada uno, para poder apreciar en que tramo de la probeta se produce la rotura y cuál es la deformación registrada por cada uno de estos tramos. Cada una de estas marcas se realiza con una máquina divisora de la Fábrica AMSLER. El ensayo de tracción estática del acero se realiza en una máquina universal AMSLER graduada para 25 toneladas. La máquina nos proporciona el diagrama Fuerza - Deformación, del cual puede obtenerse el Diagrama Tensión - Deformación Unitaria del acero ensayado. Durante el ensayo, para medir las elongaciones se utilizan dos (2) extensómetros de huggenberger cuya base de medida es de 20mm y que se retiran antes que el material llegue a la fluencia para resguardarlos de posibles daños. Las fotografías 1 y 2 muestran la disposición de la probeta y de los extensómetros. 6  Fotografía 1 Fotografía 2 El uso de este tipo de máquina (máquina Universal) facilita detectar la fluencia del acero (momento en el que se producen deformaciones en la probeta sin que ésta oponga resistencia). Este fenómeno se advierte en el registrador de esfuerzos de la maquina, cuya aguja “viva” comienza a fluctuar alrededor de un cierto rango de valores, mientras que la aguja “muerta” queda registrando el valor para el cual el material alcanzó la fluencia. Este fenómeno, físicamente, implica un reacomodamiento de los átomos, producto del conjunto de dislocaciones presentes en el material, para adecuarse al estado tensional al que el material es sometido. Posterior a esto se produce un aumento de la resistencia (como consecuencia de la trabazón producida por las dislocaciones) de la probeta, hasta que ésta pierde sección transversal (fenómeno denominado “estricción”) y luego se fractura, poniendo así de manifiesto el comportamiento dúctil del acero. La Figura 4 muestra el diagrama Tensión-Deformación de un acero común de bajo carbono. 7  Tensión Máxima. Inicio Tension Maxima de la estricción Limite Inferior de Fluencia Limite Superior de Fluencia Limite de Elasticidad Tensiónde Tension de Rotura Rotura Limite de Aparente o Proporcionalidad Nominal ∆σ tan ∆ɛ Figura 4 Diagrama Tensión-Deformación del Acero Común (AL220) Una vez producida la fractura de la probeta, se puede observar una rotura del tipo Copa y Cono, fotografías 3 y 4, típica de los materiales altamente dúctiles. Previo a esta, se aprecia que la probeta sufrió una gran estricción en su tercio medio, como así también una pérdida de brillo y un sensible incremento de temperatura. Fotografía 3 Fotografía 4 8 4.- ENSAYO DE TRACCIÓN DE UNA PROBETA MECANIZADA PROPORCIONAL DE ACERO Los datos obtenidos en el ensayo son los siguientes: PFL = kg PMÁX = kg PROT = kg Lf = cm f = mm Sf = cm² 4.1.- CÁLCULO DE TENSIONES: Pfl Tensión de Fluencia:  FL  (kg / cm 2 )  So P max Tensión Máxima:  MAX  ( Kg / cm 2 )  So Pr ot Tensión Nominal de Rotura:  ROT  (kg / cm 2 )  So Pr ot Tensión Real de Rotura:  RoturaRe al  (kg / cm 2 )  Sf 4.2.- CÁLCULOS PORCENTUALES DE DUCTILIDAD: Para los cálculos de la estricción y la ductilidad se utilizan los valores del largo y diámetro obtenidos luego del ensayo medidos con el calibre. So  Sf Estricción:   100(%)  So lf  lo Alargamiento porcentual de rotura:   100(%)  lo Nota: Para medir el Lf (longitud final de la probeta) puede precederse de 2 maneras: Se une la probeta en el lugar de la fractura, se la coloca sobre una mesada plana y se mide su longitud entre la primera y la última división con un calibre. Ó bien puede obtenérsela sumando la longitud de cada una de las veinte divisiones, datos que nos permiten advertir la disminución de la intensidad de las deformaciones a medida que nos alejamos de la zona de la fractura. 9 4.3.- CÁLCULO DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD (E): Según la ley de Hooke, para valores menores a un cierto límite, denominado “Limite de Elasticidad”, las tensiones se relacionan con las deformaciones que las originan de manera lineal directa, donde la constante de proporcionalidad entre ellas (E) es lo que se define como Módulo de Elasticidad o Módulo de Young de un material. ∆𝜎 𝐸 = tan 𝛼 = ∆𝜀 ∆σ ∆ε a) Determinación de E mediante Representación Gráfica a.1.- Con los datos obtenidos en el ensayo se graficarán los valores σ vs ɛ en un sistema de ejes ortogonales, seleccionando una escala adecuada para cada variable. Graficada la nube de puntos, se trazará una recta tratando de interpolar los mismos dejando igual número de puntos por encima y por debajo de la recta. Luego, se marcará un Δɛ arbitrario y su correspondiente Δσ. Se calcula el módulo E con la siguiente expresión: a.2.- Con los datos obtenidos en el ensayo de σ y ɛ se vuelcan en una planilla Excel y se traza la gráfica de valores σ vs ɛ en un sistema de ejes ortogonales. Se traza la línea de tendencia con la ecuación en gráfico. De la ecuación se obtiene el valor del Módulo de Elasticidad que es igual a la pendiente de la recta dada por el valor que acompaña a la variable independiente. “El cálculo del módulo de elasticidad E se calculará con éste método” 10  σ Diagrama Tensión - Deformación [Kg/mm²] 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0,000 ε 0,00000 0,00050 0,00100 0,00150 0,00200 b) Determinación de E mediante Regresión Lineal Para calcular el módulo de Elasticidad utilizaremos el concepto de regresión lineal, aproximando la curva obtenida a una recta cuya pendiente es el módulo de elasticidad. (Ecuación de la recta) (Relación entre Tensión Real y Tensión Aparente) La pendiente de la recta (módulo de elasticidad) se obtiene como: 11  φ= 20 mm Lo= 20 mm 1 div = 0,001 mm P δ1 δ2 δprom δ Δδ Δ2δ σ σ.ε ε ε² [Kg] [di v] [di v] [di v] [mm] [mm] [mm] [Kg/mm²] [Kg/mm²] 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 ∑= 5.- ENSAYO DE TRACCIÓN DE UNA PROBETA DE ACERO PROPORCIONAL K=11.3, NO MECANIZADA Este ensayo es similar al anterior, realizado también en la Máquina Universal, disponiéndola de tal forma para ejecutar ensayos de tracción. Las mordazas utilizadas difieren de las mordazas del ensayo anterior. Tienen forma de cono de manera que la máquina al comenzar la tracción oprima con mayor fuerza la probeta, permitiendo de esta forma el ensayo. 5.1.- CARACTERISTICAS INICIALES DE LA PROBETA Son las siguientes: Li = cm i = mm Si = cm² 12 Los datos obtenidos en el ensayo son los siguientes: PFL = kg PMÁX = kg PROT = kg 5.2.- CÁLCULO DE TENSIONES: Pfl Tensión de Fluencia:  FL  (kg / cm 2 )  So P max Tensión Máxima:  MAX  ( Kg / cm 2 )  So Pr ot Tensión de Rotura:  ROT  (kg / cm 2 )  So 6.- ALUMINIO: El aluminio es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre y constituye el 7.3% de su masa. En su forma natural, sólo existe en una combinación estable con otros materiales (particularmente en sales y óxidos). Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería, tales como su baja densidad (2.700 kg/m3) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica. Es buen conductor de la electricidad, se mecaniza con facilidad y es relativamente barato. Por todo ello es el metal que más se utiliza después del acero. Es un metal blanco con matiz ligeramente azulado. Se lo obtiene por electrólisis de la bauxita en criolita fundida. Muy dúctil y maleable. 6.1.- CARACTERISTICAS Entre las características físicas del aluminio se destacan las siguientes:  Es un metal ligero, cuya densidad o peso específico es de 2700 kg/m3  Tiene un punto de fusión bajo: 660ºC.  Buen conductor del calor y de la electricidad.  Resistente a la corrosión, gracias a la capa de Al2O3 formada.  Abundante en la naturaleza.  Material de fácil y económico proceso de reciclar. 6.2.- ALEACIONES DE ALUMINIO DE USO ESTRUCTURAL: De acuerdo al elemento metálico químico con el cual es aleado el AL, se lo clasifica con un número: Aleación Al + Cu serie 2000 Aleación Al + Mn serie 3000 Aleación Al + Si serie 3000, etc. 13 En estructuras se utilizan para los perfiles, las chapas y piezas fundidas. En perfiles, las aleaciones más usadas son: 6063 y 6061 ( Al + Mg + Si ) Las aleaciones de la serie 5000 (Al + Mg) y 3000 son laminados y la serie 2000 puede ser barras trefiladas (2014) o para su trabajado mecánico (2011). En estos casos, se utilizan como complemento de las estructuras (salvo en la industria automotriz, donde los laminados también se usan como componentes estructurales). Los temples más comúnmente aplicados son: 6061-T6, 5052-H36, 6063-T5, 3003-H14, 5456-H321, 5052- H34, 2014-T6, 3004-H151, 3003-H16, 5052-H32. Las aleaciones 6061 y 6261 se utilizan generalmente para perfiles de uso estructural y la aleación 6063 se utiliza para perfiles de uso arquitectónico y uso general. La longitud estándar de los perfiles es de 6000mm. Sin embargo se puede fabricar perfilería hasta 9000mm, dependiendo de las necesidades del constructor. 6.3.- COMPOSICION QUIMICA DE PERFILES DE EXTRUSION ALEACIÓN % Si % Fe % Cu % Mn % Mg % Cr % Ti % Zn otros % Al 6061 0,4-0,8 0,7 0,15-0,4 0,15 0,8-1,2 0,04-0,35 0,15 0,25 0,05 remanente 6063 0,2-0,6 0,35 0,1 0,1 0,45-0,9 0,1 0,1 0,1 0,05 remanente 6261 0,4-0,7 0,4 0,15-0,4 0,2-0,35 0,7-1,0 0,1 0,1 0,2 0,05 remanente PROPIEDADES MECANICAS LIMITE % DIAMETRO O RESISTENCIA A ALEACION Y AREA ELASTICO ELONGACIO ESPESOR 2 LA TRACCION TEMPLE [mm ] MINIMO N EN 50mm [mm] [MPa] [MPa] MINIMO 6061 O todos todos Max. 152 110 16 6061 T6 Hasta 6,32 todos 262 241 8 >6,33 todos 262 241 10 6063 O todos todos Max 131 --------- 18 6063 T4 Hasta 12,7 todos 131 69 14 12,7 a 25,4 todos 124 62 14 6063 T5 Hasta 12,7 todos 152 110 8 12,7 a 25,4 todos 145 103 8 6063 T6 Hasta 3,15 todos 207 172 8 3,15 a 15,4 todos 207 172 10 6261 T6 todos todos 262 241 10 6.4.- ENSAYO DE TRACCION – SEGÚN NORMA IRAM 766 6.4.1.- PROBETAS PARA ENSAYO En tanto resulte posible las probetas deben contener la sección completa del producto; de lo contrario; se usan probetas mecanizadas de sección rectangular o circular. 14 Las dimensiones de las probetas están establecidas en la Norma IRAM 766. A continuación se adjunta un cuadro con las dimensiones establecidas para el caso de sección circular. Medidas [mm] Probeta Normal Probetas pequeñas proporcionales a la normal Simbolo para Diametro Para diametro Para diametro Para diametro Nominal 12,5 nominal 9 nominal 6 nominal 4 Lo 62,5 ± 0,10 45,00 ± 0,09 30,00 ± 0,06 20,00 ± 0,04 d 12,5 ± 0,25 9,00 ± 0,10 6,00 ± 0,10 4,00 ± 0,05 R ≥9 ≥8 ≥6 ≥4 Lc ≥ 75 ≥ 54 ≥ 36 ≥ 24 - Lo : longitud de referencia inicial - Lc : longitud calibrada - d : Diámetro de la sección inicial de la probeta en la zona calibrada - R : Radio de Curvatura 6.4.2.- ACCIONES PREVIAS AL ENSAYO Antes de comenzar el ensayo se procede a tomar una serie de medidas de la probeta a fin de garantizar la validez de ésta como objeto de ensayo. Para estas probetas se deben verificar las medidas Lc, d y R. El diámetro de la sección reducida (d) es medido en tres puntos, anotando estos valores y considerando el valor medio como diámetro. Además se comprueba en cada caso que la sección reducida no presente irregularidades tales como entallas o marcas que puedan provocar una variación en la medida realizada debido a una concentración de tensiones. Considerando las medidas tomadas anteriormente se calcula la sección inicial usando para ello el diámetro de la probeta medido. Una vez hecho esto se monta la probeta en la máquina de ensayos y se comprueba que para carga nula sobre la probeta la máquina de ensayos da una medida de carga nula también. 6.4.3.- REALIZACIÓN DEL ENSAYO El ensayo se realiza en una máquina universal AMSLER. En este caso la máquina produce deformaciones y mide esfuerzos (máquina con control de deformaciones). 15 Es conveniente, al iniciar el ensayo, que la máquina no esté fría y para ello se debe poner en funcionamiento al menos quince minutos antes de iniciar el ensayo. Esto es aplicable a todos los ensayos que se realicen, tanto de tracción como de otro tipo. La realización del ensayo propiamente dicho consta de una serie de pasos: se sitúa la probeta sujetando con las mordazas de sujeción los cabezales de la misma y se fijan los extensómetros (uno de cada lado de la probeta sobre generatrices opuestas). La carga se aplica con la velocidad prefijada hasta la rotura de la probeta. Una vez finalizado el ensayo se anotan: la carga de rotura, la medida de Lo luego de la rotura de la probeta y el diámetro mínimo de la zona en donde se produjo la rotura. Además se debe comprobar que la probeta rompa en el tercio medio y dentro de la zona entre las dos marcas de Lo. Si la rotura se produce fuera de esta zona, la elongación puede ser anormalmente baja y no representativa e igualmente ocurre con la reducción de área. En tal caso se procede a realizar la corrección por rotura fuera del tercio medio para no desechar el ensayo. Los resultados que se obtienen directamente después de concluido el ensayo son:.- Carga Máxima soportada por la probeta..- Longitud Final.- Diámetro Final de la sección calibrada CALCULO DE TENSIONES. 6.4.4.- RESISTENCIA A LA FLUENCIA Para determinar la resistencia a la fluencia o LÍMITE CONVENCIONAL DE FLUENCIA (σ 0.2) se necesitan datos numéricos y gráficos confiables obtenidos de la curva carga – deformación, cuyo procedimiento se encuentra establecido en la NORMA IRAM 755. 16 A continuación se describe el MÉTODO GRAFICO para la determinación del LIMITE CONVENCIONAL DE FLUENCIA (σ 0.2): Para realizar el ensayo por este método se realizan lecturas de cargas para iguales intervalos de deformación; o en su variante puede ser que se efectúen las lecturas de deformaciones a intervalos de carga prefijados. Luego se representan los valores en un diagrama a escala adecuada. Luego se traza a la distancia 0.2% de la longitud de ensayo, la paralela BC (ver figura a continuación) a la recta OA, determinando con la curva de carga-deformación, el punto de intersección C. Por dicho punto se traza una paralela al eje de deformaciones hasta cortar al eje de cargas en un punto como el D; OD es la carga correspondiente al límite 0.2 buscado. En el caso que la parte rectilínea de la curva carga-deformación resulte demasiado corta para trazar exactamente la recta BC, se recomienda descargar la probeta en el punto E, al final del ensayo, medir la deformación permanente trazar por el punto B una paralela a EF En el caso de máquinas de ensayo que permiten registrar con suficiente amplitud el diagrama de carga- deformación, puede trazarse directamente, a la distancia 0.2% de la longitud de ensayo. La recta BC paralela a OA. La carga que origina la deformación permanente del 0.2% de la longitud de ensayo, dividida por la sección inicial de la probeta (So), determina el limite convencional de fluencia. En este método, el valor de la deformación correspondiente al 0.2%Lo se mide a partir de la iniciación de la curva carga-deformación. Pfl D Pfl  FL  (kg / cm 2 ) So 6.4.5.- RESISTENCIA A LA TRACCION Se calcula la resistencia a la tracción o TENSION NOMINAL DE ROTURA; dividiendo la carga máxima soportada por la probeta durante el ensayo por el área de la sección transversal original de la probeta (So). Prot  MAX  ( Kg / cm 2 )  So 17 6.4.6.- TENSION REAL DE ROTURA Se calcula la tensión real de rotura; dividiendo la carga máxima soportada por la probeta durante el ensayo por el área de la sección transversal final de la probeta (Sf). Pr ot  ROTREAL  (kg / cm 2 )  Sf 6.4.7.- CÁLCULOS PORCENTUALES DE DUCTILIDAD So  Sf - Estricción:  100(%)  So lf  lo - Alargamiento porcentual de rotura:  100(%)  lo 18 7.- CARACTERISTICAS MECANICAS DE METALES PROPIEDADES ALUMINIO ACERO ACERO INOX COBRE PLOMO ZINC NIQUEL Densidad a 0 ºC 2,7 7,8 7,9 8,9 11,3 7,1 8,8 Temperatura de 658 1,45 1,425 1,083 327 419 1,455 Fusion [ºC] Coeficiente de Dilatacion Lineal 23 x 10-6 12 x 10-6 12 x 10-6 16 x 10-6 29 x 10-6 39 x 10-6 13 x 10-6 entre 20 y 100ºC Calor especifico 0,28 0,1 0,12 0,09 0,03 0,09 0,11 [Cal/gºC] a 20ºC Conductividad 2 0,52 0,11 0,04 0,92 0,08 0,27 0,23 Termica[ Cal.cm/cm ] Resistividad Electrica 0,03 0,11 0,7 0,02 0,21 0,06 0,07 [ohm.Mm2/m] a 20ºC Modulo de Elasticidad 2 6900 20400 19600 11200 1600 8400 21000 [kg/mm ] Coeficiente de 0,34 Poisson Modulo de Torsion 2700 [kg/mm2] 8.- ACEROS DE CONSTRUCCIÓN AL220; ADN 42/50; ADM 42/50 T. Fluencia T. Rotura Alargamiento ACERO Minimo Minimo Minimo kg/cm2 kg/cm3 % AL 220 2200 - 18 ADN 42/50 4200 5000 12 ADM 42/50 4200 5000 10 19 9.- ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE EN MATERIAL DE COMPORTAMIENTO PLÁSTICO Introducción Se efectuará un ensayo de compresión simple sobre un material de comportamiento plástico, tal como lo es el plomo. La densidad del plomo se encuentra en el orden de 11.340 kg/m3. Se podrá observar la deformación del plomo ante la aplicación de cargas de modo que las tensiones se incrementan hasta llegar a la tendencia de una tensión última denominada tensión de plastificación P. Ejecución del ensayo Probeta Platos de los Probeta de Plomo cabezales de Plomo So Si Vo = Vi Constancia de Volumen i So x Lo = Si x Li So x Lo = Si x (Lo – i) Lo Li Si = (So x Lo) / (Lo – i) o = P/So ; i = P/Si i = P/Si = P x (Lo – i)/(So x Lo) i = P x Lo/(So x Lo) – P x i/(So x Lo) i = o – (o x ) i = o x () Gráfica So = Sección inicial  Lo = Longitud inicial Si = Sección instantánea Li = Longitud instantánea P  20