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LABORATORIO 1: ENSAYO DE PROBETAS SOMETIDAS A FUERZA AXIAL, PNDULO DE CHARPY Y

ENSAYO DE FATIGA EN ACERO.

INFORME:

El informe va a estar dividido en tres secciones, correspondiendo cada una de estas a un

ensayo diferente. La seccin 1, relaciona el ensayo de probetas sometidas a fuerza axial; la

seccin 2 hace referencia al ensayo del pndulo de Charpy; finalmente, la seccin 3 alude

al ensayo de fatiga en probetas de acero.

SECCIN 1: PROBETAS SOMETIDAS A FUERZA AXIAL.

1.1. Objetivo.

Determinar las principales propiedades mecnicas de los materiales a ensayar como

mdulo de elasticidad, esfuerzo de fluencia, esfuerzo o resistencia ltima, resiliencia y

esfuerzo de rotura. Analizar la variacin de estas propiedades en distintos materiales.

1.2. Conceptos previos.

(Consultar y definir con sus propios trminos en mximo 5 renglones cada uno de los

siguientes conceptos requeridos para realizar informe de laboratorio).

Mdulo de elasticidad._________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Lmite de elasticidad.__________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Lmite de proporcionalidad._____________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Resistencia de fluencia.________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

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___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Resistencia ltima.____________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Resiliencia.__________________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Tenacidad.__________________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Deformacin Unitaria._________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Esfuerzo de ingeniera._________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Esfuerzo real.________________________________________________________ ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

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1.3. Equipos e instrumentos de medida utilizados.

(Describa brevemente los equipos e instrumentos utilizados, identifique las

caractersticas importantes y consulte la precisin de los mismos; mximo 4 renglones

por equipo/instrumento, si lo desea puede realizar grficos).

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1.4. Probetas ensayadas a traccin.

(Diligencie la siguiente tabla y haga el respectivo esquema de una de las probetas

ensayadas a traccin, identificando en el bosquejo las dimensiones de la misma)

Probetas ensayadas:

Probeta Dimetro o dimensin

transversal inicial (mm)

Dimetro o dimensin

transversal final (mm)

Longitud Calibrada

(mm)

Longitud Final (mm)

1. Acero

2. Bronce

3. Aluminio

1.5.Curvas esfuerzo-deformacin (-).

1.5.1. A partir de los datos de carga alargamiento obtenga la curva esfuerzo

deformacin (-) para cada probeta. (Tenga en cuenta que los datos arrojados por la mquina son de carga y no de esfuerzo, as como de

alargamiento y no de deformacin unitaria). (Anexe a continuacin una de las

grficas para resolver el numeral 1.5.2.)

1.5.2. Identificacin de puntos caractersticos de la curva (-). (Identifique cada uno de las siguientes caractersticas en las curvas esfuerzo-deformacin).

Lmite de proporcionalidad.

Lmite de elasticidad.

Lmite de fluencia.

Punto de inicio del endurecimiento.

Punto de carga mxima.

Punto de rotura de ingeniera.

Punto de rotura real (tome el rea real y hllelo a partir de esta).

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1.5.3. Diligencie la siguiente tabla, compare los resultados obtenidos experimentalmente con los valores tpicos registrados en los libros de

resistencia de materiales o mecnica de slidos (ver la bibliografa).

Probeta E (GPa) Esfuerzo de fluencia (MPa)

Experimental* Terico Experimental Terico

1. Acero

2. Bronce

3. Aluminio

*Parte lineal de la grfica (-) identificar la parte elstica recta y calcular la pendiente. (Tenga en cuenta las respectivas unidades).

1.5.4. Dibuje todas las curvas (-) en una sola grfica y nombre cada material. (Anexen la grfica en la pgina siguiente).

1.5.5. Observando las curvas del punto anterior (-) determine la ductilidad para cada material. Clasifique materiales dctiles y frgiles. Analice y compare.

Probeta Ductilidad [ ] Dctil o frgil

1. Acero

2. Bronce

3. Aluminio

1.6. Energa de deformacin:

1.6.1. Para cada curva (-) determine el mdulo de Resiliencia y el mdulo de tenacidad. Comprela con las dems y concluya.

Probeta Mdulo de resiliencia [ ] Mdulo de tenacidad [ ]

1. Acero

2. Bronce

3. Aluminio

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1.7.Errores cometidos:

1.7.1. Identifique errores cometidos durante el ensayo y sus implicaciones en la

curva (-). Qu importancia tiene en el ensayo la medicin correcta de las deformaciones? (uso del extensmetro de precisin).

1.8. Conclusiones seccin 1.

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SECCIN 2: PNDULO DE CHARPY.

2.1. Objetivo.

Evaluar el tipo de falla en condiciones de impacto en funcin de la fragilidad de cada

material y calcular la energa de destruccin de las probetas.

2.2. Procedimiento.

2.2.1. Se pesan las probetas.

2.2.2. Sin instalar an la probeta, se eleva el pndulo y se coloca el pasador (gatillo)

para ser liberado luego. Se deja que el pndulo realice unos cuantos vaivenes con el

objeto de medir la energa disipada por fricciones.

2.2.3. Se instala la probeta en los apoyos, se engatilla y suelta el pndulo de

manera que se produzca la rotura de la probeta. Se anota la energa aplicada en el

proceso. (Tenga en cuenta que esta energa es presentada en kilopondios, deber

hacer las conversiones que se piden en la tabla).

2.2.4. Se calcula la energa cintica aplicada a las fracciones de la probeta.

2.2.5. Se calcula la energa utilizada para fallar la probeta.

2.3. Equipos e instrumentos.

(Describa brevemente los equipos e instrumentos utilizados, identifique las

caractersticas importantes y consulte la precisin de los mismos).

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2.4. Probetas.

(Dibuje la probeta ensayada, muestre las caractersticas principales y explique la

disposicin de sta en la mquina de ensayo, por qu se hace una ranura?).

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2.5. Resultados.

Probeta

m Masa

de la

probeta

(kg)

Ef Energa

disipada por

fricciones

(kp*m)

Ef Energa

disipada

por

fricciones

(J)

Ek Energa

cintica

de los

trozos (J)

Ei Energa

mostrada

por el

indicador

(kp*m)

Ei energa

mostrada

por el

indicador (J)

Er Energa de

destruccin

de la probeta

(J)

Acero

Aluminio

(Para el diligenciamiento de la tabla anterior por favor remtase a la bibliografa, all

encontrar la informacin que requiere para esto).

2.6. Tipo de falla (fractura).

Observe el tipo de falla o fractura de cada uno de las probetas y compare las

similitudes o diferencias mostradas en los dos materiales.

2.7. Conclusiones seccin 2.

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SECCIN 3: ENSAYO DE FATIGA.

3.1. Objetivo.

Analizar el comportamiento de un material al ser sometido a fatiga a partir del

diagrama S-N o esfuerzos-ciclos (en ingls stress-number).

3.2. Equipos e instrumentos.

(Describa brevemente los equipos e instrumentos utilizados, identifique las

caractersticas importantes y consulte la precisin de los mismos).

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3.3. Probetas.

(Dibuje la probeta ensayada, muestre las caractersticas principales y explique la

disposicin de sta en la mquina de ensayo, por qu se hace una reduccin o

encuellamiento?).

3.5. Resultados.

3.5.1. Calcule la carga real utilizada en cada ensayo o peso W. (Remtase a la

bibliografa recomendada para el ensayo).

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3.5.2. Dibuje los diagramas de fuerza, cortante y momento flector para el ensayo.

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3.5.3. Dibuje tentativamente con los resultados de los dos ensayos un diagrama S-N.

Qu se requiere para obtener mayor precisin en la elaboracin del diagrama?

3.6. Tipo de falla

Observe el tipo de falla o fractura de cada uno de las probetas y concluya.

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BIBLIOGRAFA

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1998. P. 130-138, 151-156.

CALLE TRUJILLO, Gabriel. Gua de laboratorio ensayo de impacto. Universidad Tecnolgica de Pereria. s/d. P. 7.

CALLISTER Jr, William D. Rotura. En Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Vol. 1. Mxico D.F. Editorial Revert S.A. 1995. P. 193-199, 215-

231.

MEDINA BEJARANO, Edwin. Gua de laboratorio mecnica de materiales (fatiga). Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas. s/d. P. 7

POPOV, Egor P. Deformacin Unitaria. En: Mecnica de Slidos. 2 ed. Mxico D.F.: Pearson educacin, 2000. P. 57-90.

INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACIN Y CERTIFICACIN. Ensayo de traccin para materiales metlicos. Mtodo de ensayo a temperatura

ambiente. NTC 2. Bogot D.C.: El Instituto. 1995. 32 p.