Informe de la práctica 6 de la asignatura Ciencia de Materiales.

1. 3-12-2016
ENSAYOS DE TRACCIÓN
CIENCIA DE MATERIALES
Miguel García Alonso
Grado en Ingeniería Mecánica

2. 3-12-2016
OBJETIVOS
En esta práctica vamos a comprobar las características mecánicas de un acero al
carbono a partir de un ensayo de tracción.
El ensayo de tracción 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 misma.
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.
En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los
materiales elásticos:
 Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad
anterior. Es el resultado de dividir la tensión por la deformación unitaria, dentro de
la región elástica de un diagrama esfuerzo-deformación.
 Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal
y el acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.
 Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual el
alargamiento es proporcional a la carga aplicada.
 Límite de fluencia o límite elástico aparente: 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.
 Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): 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.
 Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por la probeta
dividida por la sección inicial de la probeta.
 Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se
mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por
ciento.
 Longitud calibrada: es la longitud inicial de la parte de una probeta sobre la que
se determina la deformación unitaria o el cambio de longitud y el alargamiento
(este último se mide con un extensómetro).
 Reducción de área y estricción: La reducción de área de la sección transversal
es la diferencia entre el valor del área transversal inicial de una probeta de tensión
y el área de su sección transversal mínima después de la prueba. En el rango
elástico de tensiones y deformaciones en área se reduce en una proporción dada
por el módulo de Poisson.

3. 3-12-2016
MATERIALES
La máquina con la que vamos a realizar el ensayo es la máquina universal. La
máquina universal es una máquina semejante a una prensa con la que es posible
someter materiales a ensayos de tracción y compresión para medir sus propiedades.
La presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o un
sistema hidráulico. Esta máquina es ampliamente utilizada en la caracterización de
nuevos materiales.
En este ensayo vamos a utilizar dos probetas, ambas de acero F-114(C45), una de
forma cilíndrica y la otra de forma plana.
Vamos a utilizar también un calibre para tomar las diferentes medidas de las probetas
antes y después de realizar los ensayos.
REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA:
PROBETA CILÍNDRICA:
Las probetas son normalmente barras de sección regular y constante y, normalmente,
tienen una forma circular. Sus extremidades son de mayor sección para poder ser
fijadas a la máquina de tracción.
En las probetas se hacen dos marcas con un rotulador y se mide la longitud que hay
entre ellas con el calibre. También es necesario para el ensayo tomar medidas de la
sección de la probeta.
Tras realizar las mediciones antes mencionadas obtenemos lo siguiente:
L = 98mm
∅ = 10mm
𝐿0 = 𝑘 ∗ √𝑆 = 8,16 ∗ √𝜋 ∗ 𝑟0
2 = 8,16 ∗ √ 𝜋 ∗ 52 = 72,32
𝑆𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 =
𝐿 − 𝐿0
2
=
98 − 72,32
2
= 12,84𝑚𝑚

4. 3-12-2016
Una vez realizadas las siguientes medidas dividiremos la probeta en doce partes
iguales por si la probeta no rompiera en su parte central. (N=12)
Una vez este la probeta dividida en doce partes iguales la colocaremos en la máquina
universal de tracción y la prepararemos para poder realizar nuestro ensayo.
Colocaremos el papel milimetrado en el tambor, ajustando la velocidad de la máquina
a 35mm/min y fijaremos bien la probeta en la máquina utilizando los discos de ajuste.
Arrancaremos la máquina y veremos como la probeta se va alargando y deformando
hasta llegar a romperse. Cuando esta rompa, anotaremos la carga máxima.
La carga máxima de nuestro ensayo ha sido de 3650kp
.
Para calcular el alargamiento en una probeta que no ha roto por el tercio centra
hacemos lo siguiente:
Nos fijaremos por donde ha roto la probeta, en nuestro caso ha roto fuera del tercio
central de la misma, cogemos la menor distancia desde donde se ha roto hasta el
punto de calibración A, llevamos esa distancia al otro lado obteniendo B, contamos el
número de divisiones entre A y B (n).

5. 3-12-2016
Con n podemos saber si el tipo de rotura es par o impar:
𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑢𝑟𝑎 = 𝑁 − 𝑛 = 12 − 3 = 9
La rotura es impar.
Alargamiento:
∆𝐿 =
𝑑𝑥𝑦 + 𝑑𝑦𝑧′
+ 𝑑𝑦𝑧′′ − 𝐿0
𝐿0
∗ 100 =
25,17 + 33,5 + 40 − 72,32
72,32
∗ 100 = 36,43%
Resistencia mecánica:
𝑅 𝑇 =
𝐹 𝑀𝐴𝑋
𝑆𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿
=
3650
𝜋 ∗ 52
= 46,47 𝑘𝑝/𝑚𝑚2
Límite elástico:
𝑒 𝑔𝑦 =
𝐹𝑅𝑒𝑎𝑙(𝑘𝑝)
𝐹𝐺𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 (𝑚𝑚)
=
3650
44
= 82,95 𝑘𝑝/𝑚𝑚
𝐿. 𝐸 = 𝑑 𝐵 𝐺𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝑒 𝑔𝑦 = 40 ∗
3650
44
= 3318,18 𝑘𝑝
Módulo de elasticidad:
𝑒 𝑔𝑥 =
∆𝐿 𝐹 𝑟𝑒𝑎𝑙
∆𝐿 𝐹 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜𝑠
=
86,9 − 72,3
21
= 0,69 𝑘𝑝/𝑚𝑚
∆𝐿 𝐴 = 2𝑚𝑚 ∗ 𝑒 𝑔𝑥 𝑚𝑚 = 2 ∗ 0,69 = 1,38 𝑚𝑚
𝐹𝐴 = 𝐷𝐴 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝑒 𝑔𝑦 𝑚𝑚 = 30 ∗ 82,95 = 2488,5 𝑘𝑝
𝐸 =
𝐹𝐴
𝑆0
∆𝐿 𝐴
𝐿0
=
2488,5
𝜋 ∗ 52
1,38
72,32
= 1660,45 𝑘𝑝/𝑚𝑚2
Tensión de fractura:
𝑅 𝐹 = 𝑑 𝑓𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝑒 𝑔𝑦 = 42 ∗ 82,95 = 3483,9 𝑘𝑝

6. 3-12-2016
Sección final:
𝑟′
= 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢é𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎
𝑆 𝐹 = 𝜋 ∗ 𝑟′2
= 𝜋 ∗ 3,3452
= 35,15 𝑚𝑚2
Estricción:
𝑍 =
𝑆0− 𝑆𝑓
𝑆0
∗ 100 =
𝜋 ∗ 52
− 𝜋 ∗ 3,3452
𝜋 ∗ 52
∗ 100 = 55,24%
PROBETA PLANA:
Prepararemos este ensayo siguiendo los mismos pasos que hemos seguido en el
ensayo anterior pero, en lugar de calcular la sección circular de la probeta,
calcularemos su grosor y su anchura.
𝐿 = 100 𝑚𝑚 𝑒 = 2,1 𝑚𝑚
𝐿0 = 80 𝑚𝑚 𝑏 = 20 𝑚𝑚
“b” es la altura, “e” es el espesor y “𝐿0” la distancia entre las marcas.
Calcularemos la distancia entre la cabeza de la probeta plana y 𝐿0 a lo que
denominaremos “separación lateral”.
𝑆𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 =
𝐿 − 𝐿0
2
=
100 − 80
2
= 10 𝑚𝑚
Como hemos hecho en el ensayo anterior, dividiremos 𝐿0 en diez partes iguales y la
colocaremos en la máquina universal realizando los ajustes previos al ensayo.
Una vez realizado el ensayo anotamos la fuerza que marcaba el medidor de la
máquina en el momento de la rotura. La fuerza anotada es de 625kp.
A partir de aquí realizaremos los mismos cálculos que en el ensayo con la probeta
cilíndrica.

7. 3-12-2016
𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑢𝑟𝑎 = 𝑁 − 𝑛 = 10 − 4 = 6
La rotura es par.
Alargamiento:
𝐿′
0 = 101,65 𝑚𝑚
∆𝐿 =
𝐿′0 − 𝐿0
𝐿0
∗ 100 =
101,68 − 80
80
∗ 100 = 27,1%
Resistencia mecánica:
𝑅 𝑇 =
𝐹 𝑀𝐴𝑋
𝑆𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿
=
525
2,1 ∗ 20
= 12,5 𝑘𝑝/𝑚𝑚2
Límite elástico:
𝑒 𝑔𝑦 =
𝐹𝑅𝑒𝑎𝑙(𝑘𝑝)
𝐹𝐺𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 (𝑚𝑚)
=
525
7
= 75 𝑘𝑝/𝑚𝑚
𝐿. 𝐸 = 𝑑 𝐵 𝐺𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝑒 𝑔𝑦 = 5 ∗
525
7
= 375 𝑘𝑝
Módulo de elasticidad:
𝑒 𝑔𝑥 =
∆𝐿 𝐹 𝑟𝑒𝑎𝑙
∆𝐿 𝐹 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜𝑠
=
101,68 − 80
21
= 1,03 𝑘𝑝/𝑚𝑚
∆𝐿 𝐴 = 2𝑚𝑚 ∗ 𝑒 𝑔𝑥 𝑚𝑚 = 2 ∗ 1,03 = 2,065 𝑚𝑚
𝐹𝐴 = 𝐷𝐴 𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝑒 𝑔𝑦 𝑚𝑚 = 3 ∗ 75 = 225 𝑘𝑝
𝐸 =
𝐹𝐴
𝑆0
∆𝐿 𝐴
𝐿0
=
225
2 ∗ 20
2,065
80
= 217,92 𝑘𝑝/𝑚𝑚2
Tensión de fractura:
𝑅 𝐹 = 𝑑 𝑓𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝑒 𝑔𝑦 = 5 ∗ 75 = 375 𝑘𝑝

8. 3-12-2016
ENSAYOS DE TRACCIÓN
CIENCIA DE MATERIALES
Miguel García Alonso
Grado en Ingeniería Mecánica

9. 3-12-2016
OBJETIVOS:
Los objetivos son exactamente iguales que los del ensayo anterior. La única diferencia
es que, para la realización de este ensayo, utilizaremos una máquina electrónica en
lugar de la máquina universal.
Los datos obtenidos mediante la máquina electrónica son mucho más precisos ya que
se puede ajustar la relación tiempo y esfuerzo aplicado de forma mucho más
satisfactoria.
REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA:
Lo primero de todo será colocar la probeta entre las mordazas del equipo. Los ajustes
previos a la aplicación de la carga sobre la probeta se llevan a cabo de manera
electrónica. Cuando la probeta este ajustada correctamente y su posición sea
simétrica en ambas partes podremos aplicar la carga de tensión hasta lograr su rotura.
La máquina nos proporcionará una gráfica que nos mostrará los valores numéricos de
la carga de rotura, carga elástica, deformación máxima, rigidez, tiempo de rotura,
tiempo de ensayo…
Alargamiento:
𝐿′0 = 112 𝑚𝑚
∆𝐿 =
𝐿′0 − 𝐿0
𝐿0
∗ 100 =
112 − 80
80
∗ 100 = 40%
Resistencia mecánica:
𝑅 𝑇 =
𝐹 𝑀𝐴𝑋
𝑆𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿
=
1826
1,5 ∗ 20
= 60,8 𝑘𝑝/𝑚𝑚2
Límite elástico:
𝐿. 𝐸. = 1537 𝑘𝑝
Módulo de elasticidad:
𝐸 =
𝜎𝐴
𝑆0
∆𝐿0
𝐿0
=
1826
1,5 ∗ 20
23,3
80
= 208,98 𝑘𝑝/𝑚𝑚2

10. nforrne de fcnsavo de iracción - Compresión [B]
x^n v—- o
c.ü.P. Logroño
Fondos de escala de los canales analógicos:
Fuerza: 25.000 1 Posición: 90.000 mm Auxiliar 1: 50.000 mm Auxiliar 2: 2.0000 mm
Keferencias: Parámetros:
Fecha: 25/10/2012 Sentido: Tracción
Probeta: F-115 agua Límite superior: 60rOO %
Límite inferior: 20,00 %
Parámetro control: Fuerza
Velocidad: 00,300 t/s
Parámetro destino: Fuerza
Destino relativo: 25,000 1
Nombre de archivo: Probeta__rotura
Carga de rotura: 01,826t ~
ff,537 t
1 Deformación máxima: 14J19 mm
Rigidez: 1,502t/mm
j Tiempo de rotura: 8,882 s
i Tiempo de ensayo: 9,697 s
Carga slástica:
i
-02,175 mm Posición +23,965 mm
c/U
L, --*(
i* <. ;
T^C
A .
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