Universidad de Santiago de ChileFacultad de Ingeniería

Departamento de Metalurgia

Laboratorio Nº1

Metalurgia mecánica

Anisotropía

Estudiante: Miguel Aguilera.

Ayudante: Juan Pablo Gonzales.

Fecha de entrega: 06/05/13.

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Resumen

En el presente informe se realizó un ensayo de tracción a tres

probetas, para así obtener su índice de anisotropía, este proceso fue

realizado bajo norma ASTM-E 8. Estas muestras fueron sacadas de una

plancha de acero en diferentes direcciones. Una fue obtenida a 0º, otra

45º y la ultima a 90º. El Proceso fue realizado bajo norma ASTM-E 517.

Se le realizó las operaciones respectivas y se obtuvo que el r

promedio presenta un valor de 1,64 y que el delta r presenta un valor de

0.975.

Según los resultados obtenidos la mejor embutibilidad la tiene la

probeta en 45º además se obtuvo que las orejas se forman entre 0 y 90

grados y que finalmente el material tiene una regular embutibilidad.

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Índice

Pág.

1.

Introducción…………………………………………………………………………….4.

2. Objetivos……………………………………………………………………...

…………5.

3. Marco teórico………………………………………………………………...

…………6.

4. Procedimiento

experimental……………………………………………………........10.

5.

Resultados……………………………………………………………………………..11.

6.

discusión……………………………………………………………………………….13.

7.

Conclusiones…………………………………………………………………………..14.

8. Referencias…………………………………………………………………….

……….15.

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1. Introducción

Un material es anisótropo cuando sus propiedades dependen de la orientación según la cual

se hace la medición de ellas. En general se tiende a pensar que los materiales, entre los que

podemos mencionar a los metales, polímeros y cerámicos, presentan un comportamiento

isotrópico. Es decir que sus propiedades se comportan de igual manera en todas las direcciones.

Esto que se acaba de mencionar en la realidad nunca ocurre y esto se debe a que los materiales en

general presentan granos que no son equiaxiales y demás se encuentran llenos de defectos como

vacancias y dislocaciones.

El comportamiento anisotrópico es muy importante en los procesos de conformado de

planchas, por ejemplo en el embutido.

Estas y otras razones son las que hacen imprescindible el estudio del comportamiento

anisotrópico de los materiales.

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2. Objetivos

2.1 objetivo General:

Caracterizar la anisotropía de un material.

2.2 objetivos Específicos:

Determinar el índice de anisotropía normal r.

Determinar el índice de anisotropía promedio rm.

Determinar el índice de anisotropía planar Δr.

Determinar la embutibilidad del acero.

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3. Marco teórico

El fenómeno de la anisotropía es debido a la orientación

cristalográfica de los cristales los cuales afectan las propiedades

mecánicas, eléctricas y ópticas de los materiales. Una buena

caracterización de la anisotropía del materiales será relevante para un

eficiente proceso de conformado.

Para caracterizarla es necesario determinar los siguientes

parámetros:

3.1 Índice de Anisotropía normal “r”

Cuando un material es sometido a una carga y se logra deformar

plásticamente, se define el índice de anisotropía normal “r” de la

siguiente manera:

r=εwε t

Ec.3.1.1

εw: Deformación del ancho

εt:: Deformación de espesor

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Figura 3.1 probeta de ensayo para determinar r

Otra manera de definir r es a través de los valores de largo y ancho:

εw=ln( w fw0 ) Ec.3.1.2

ε t=ln( t ft0 ) Ec.3.1.3

Dado que el índice r informa de la anisotropía del material, la norma

aconseja realizar la determinación del índice r sobre probetas cortadas a

0º, 45º y 90º de la dirección de laminación según se muestra en la figura

3.2.

Figura 3. 1 Forma de cortar las probetas a 0º, 45º y 90º de laminación.

A partir con ensayos según este criterio se pueden determinar r0, r45 y r90.

Con estos valores determinados se calcula el índice de anisotropía

normal promedio de la siguiente manera:

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rm=r 0+r90+2r 45

4 Ec.3.1.4

El valor de r indica la facilidad que posee un material para deformarse

en un proceso de embutición. En efecto, de acuerdo a la definición de r

dada por la Ec.3.1.1 un alto valor de r está relacionado con un alto valor

de la deformación en el plano (εw) y con un bajo valor de deformación a

lo largo del espesor (εt). De esto se desprende que para favorecer

operaciones de embutición “exitosas”, es preciso que se produzca el

máximo de deformación en el plano y un mínimo de deformación en el

sentido del espesor.

Figura 3.2 Diferentes tipos de embutibilidad posibles en un material

3.2 Índice de anisotropía plano

Δr=r0+r90−2r 45

2 Ec.3.2.1

Este índice da cuenta de la mayor o menor facilidad que posee un

material para deformarse en el plano de laminación. En efecto valores

de Δr bajos suponen que r0+r90≅2r45. Esto significa que la deformación

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a 0 y 90 grados es similar a la deformación a 45, por lo que el material

se deformará de manera homogénea a lo largo de todas las direcciones.

No se formarán orejas

Si Δr<0 orejas a 45º y 135º.

Si Δr>0 orejas a 0º y 90º.

Si Δr=0 sin formación de orejas.

Figura 3.3 Materiales que forman orejas.

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4. Procedimiento experimental

4.1 Materiales

Probeta acero A-36 (3 unidades)

4.2 Instrumentos

Pie de metro

Extensómetro

4.3 Maquinas

Maquina de tracción Tinius-Olsen

El procedimiento experimental consistió en tomar las medidas de

ancho y espesor de cada una de las probetas antes de ser deformadas y

después de ser deformadas.

Las probetas utilizadas se obtuvieron de una plancha que fue

laminada en alguna dirección y a partir de esta dirección es que se

sacaron las probetas. Una a 0º, otra a 45º y la otra a 90º.

Para poder tener la misma taza de deformación en cada una de las

probetas cuando se realizó el ensayo de tracción con una deformación

de un 10 %.

El ensayo de tracción se realizó con una velocidad de 2.5 mm/min.

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5. Resultados

5.1 Datos y resultados

Tabla 5.1.1. Datos de ancho y espesor, inicial y final.

probeta 0°

probeta 45°

probeta 90°

Ancho inicial (mm) 12,45 12,15 13,1Espesor inicial

(mm) 1,85 1,85 1,85

Ancho final (mm) 11,85 11,5 12,05

Espesor final (mm) 1,75 1,75 1,8

Tabla 5.1.2. Valores de r para los 3 ángulos.

rprobeta

0° 0,88probeta

45° 0,99probeta

90° 3,05

Tabla 5.1.3. Valores de índice de anisotropía promedio y planar.

r prom Delta r

1,64 0,975

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En la presente grafica se muestra una grafica para poder definir la

embutibilidad del material.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Indice de Anisotropia vs Angulo

Ángulo en grados

r (in

dice

de

anist

ropi

a)

Figura 5.1.1. Curva de r – ángulo.

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6. Discusión

Según la gráfica 5.1.1 y en comparación con figura 3.3 el valor de

Ṝ=1, por esta razón es que se puede identificar el material, en este caso

el acero examinado presenta una regular embutibilidad.

Fue posible entender a través de cálculos de fácil ejecución, que la

probeta orientada a 45º presenta la mayor capacidad de embutición,

comparativamente respecto de la orientada a 0 y 90 grados.

El índice de anisotropía planar (Δr) presenta un valor de 0.975, el

cual es un valor mayor que cero. Esto implica que las orejas, se forman

entre 0º y 90º.

El cálculo de estos índices puede haber estado sometido a ciertos

errores uno de ellos y posiblemente uno de los significativos es el hecho

que se trabajo solo con una medición en el ancho y el espesor para

antes y después de la deformación. Posiblemente esto puede haber

desencadenado algún error de menor cuantía.

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7. Conclusiones

Se logro caracterizar la anisotropía del material

El índice de anisotropía normal promedio resultó 1.64

El índice de anisotropía plano resulto 0.975

Hay formación de orejas entre 0º y 90º.

El material tiene regular embutibilidad.

Se familiarizo con la norma ASTM E-517

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8. Referencias:

[8.1] Monsalve, Alberto G. PDF Metalurgia Mecánica, capítulo 1.

Departamento de Ingeniería Metalúrgica –USACH.

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