Este documento describe un ensayo de tracción realizado para determinar las propiedades mecánicas de un acero al carbono. Se sometieron a prueba una probeta cilíndrica y una chapa mediante una máquina de tracción universal. Los resultados incluyeron la carga máxima de rotura, el alargamiento de rotura, el módulo de Young y los límites elástico y de fluencia para cada material. El ensayo proporcionó datos sobre la resistencia y comportamiento del acero bajo carga axial.

1. Universidad de La Rioja
Fabián Casis Martínez
Grupo de laboratorio: A-3

2. 1. INTRODUCCIÓN:
En esta práctica comprobaremos las características mecánicas de un acero al carbono
(F114) a partir de un ensayo de tracción. El ensayo de tracción es uno de los ensayos
destructivos más utilizados, y consiste en someter una probeta normalizada a esfuerzos
progresivos y crecientes de tracción en dirección axial hasta que llegue a la deformación
y seguidamente a la rotura.
El ensayo 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 probeta. 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 (ε = 10–
4
a 10–2 s–1).
En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales
elásticos:
Módulo de elasticidad o Módulo de Young. Es el resultado de dividir la tensión por
la deformación unitaria, dentro de la región elástica de un diagrama esfuerzodeformación.
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 es el valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de
producirse el fenómeno de la 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 el 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.
Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.

3. 2. MATERIALES
El material principal es el Acero. En esta práctica utilizamos un Acero F-114 (C45),
podremos a partir del ensayo de tracción comprobar las características mecánicas.
Este acero en nuestra practica lo encontraremos con forma de chapa y de probeta.
Un calibre, con el cual obtenemos las medidas de los diámetros y longitudes de nuestras
probetas.
La parte más importante de la práctica se realizara con la máquina de tracción.
Los ensayos de tracción, compresión y flexión pueden realizarse con una máquina
Universal, cuyo émbolo produce tracciones, compresiones y flexiones a voluntad,
aplicando las cargas deseadas a la probeta colocada y sujeta en la máquina por medio de
mordazas adecuadas.
esta máquina se compone de 3 pesos, que equivaldrían a 10000 kp, que debemos
colocar adecuadamente según la escala que vayamos a tomar. Esta máquina es la que
produce la rotura en la probeta y en la chapa, y de donde obtenemos la gráfica F (kp)Al (mm)
3. PROCEDIMIENTOS
El ensayo de tracción es uno de los ensayos destructivos más utilizados, y consiste en
someter una probeta normalizada a esfuerzos progresivos y crecientes de tracción en
dirección axial hasta que llegue a la deformación y seguidamente a la rotura.
En este ensayo medimos la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada
lentamente.
Por lo tanto antes comenzar y de someter la probeta a la máquina de tracción, debemos
tomar las distintas medidas requeridas, para poder realizar los cálculos posteriores y
demostrar lo ocurrido.

4. En esta práctica realizamos dos ensayos, el primero con una probeta y después con una
chapa, con lo cual hay que estudiarlas por separado:
Probeta cilíndrica
Las probetas son normalmente barras de sección regular y constante, casi siempre
circular. Sus extremidades son de mayor sección, para poder fijarlas a la máquina de
tracción. En las probetas se hacen dos marcas entre las cuales se mide la longitud l0
(puntos calibrados). Para que los resultados sean comparables, las probetas deben ser
geométricamente semejantes, así bajo mismas cargas, obtendremos deformaciones
proporcionales.
Lo primero que debemos calcular de la probeta es su longitud y sección, operación que
realizaremos con ayuda del calibre.
Obtenemos:
L = 100 mm D = 10 mm
Lo = k ∙ √So = 8.16 ∙ √S = 72,33mm
separación lateral =
L − Lo 100 − 72.33
=
= 13,84 mm
2
2
Dividimos la probeta en 10 partes iguales por si no rompiera en el tercio central:
Con los datos tomados y las divisiones realizadas tendremos que montar la probeta en la
máquina universal de tracción.

5. Esto lo realizaremos utilizando una escala adecuada, colocando el papel milimetrado en
el tambor, ajustando la velocidad de la maquina a 35 mm/min y colocando la probeta
dentro de las mordazas utilizando los discos de ajuste bien fijados.
Como podemos observar en la imagen para diferente tipo de sección de la probeta
tenemos un agarre diferente. El circular (a la izquierda de la imagen) para la probeta
cilíndrica, y el plano (a la derecha de la imagen) para la chapa.
Con la máquina ya en funcionamiento, está tiene una velocidad de 35 mm/min. Vemos
como la probeta se va alargando y deformándose hasta llegar a la rotura.
Cuando se rompa la probeta observamos la carga máxima, y en nuestro caso nos
dio una carga máxima de 3300 Kp.
Para obtener los resultados nos fijamos por donde se ha roto la probeta, como en nuestro
caso se ha roto fuera del tercio central de la misma, cogemos la menor distancia desde
donde se ha roto al punto de calibración A. Para calcular el alargamiento en una probeta
que no rompe por el tercio central hacemos lo siguiente:

6. Desde donde ha roto se coge la mínima distancia al punto de calibración (A).
-
Llevamos esa distancia al otro lado obteniendo B.
-
Contamos el nº de divisiones entre A y B (n)
Según sea la diferencia N-n la rotura es par o impar:
(N-n) / 2 = (10-2) / 2 = 4
En nuestro caso la rotura es par.
El alargamiento se calcula a partir de la ecuación:
En este caso seguiremos el siguiente procedimiento:
AB = n (divisiones)
Con BC = (N- n) / 2 (divisiones)
Marcamos el punto C:
Medimos con el calibre AB, BC y lo sustituimos en la fórmula del alargamiento en mm.
Así obtenemos el alargamiento porcentual:

7. Δl =
102 − 73,32
∗ 100 = 41%
73,32
Resistencia Mecánica:
R% =
e45 =
F%'(
3300
=
= 42016904.98 (kp/m/ )
S)*)+)', π ∗ 0.005/
F6789 (kp)
F:6Á<=>8(%%)
=
3300
= 84,61
39
Límite elástico:
L7 = R ? = d? 4AáC)+' ∗ e45 = 27mm ∗
3300kp
= 2284.62 Kp
39mm
Módulo de elasticidad:
AL8F = 2mm ∗ e4( mm = 2 ∗ 0.15 = 0.3 mm
F8F = D8F:68<=>8 ∗ e45 = 10 ∗
3300
= 846.15 kp
39
856.15
F8F
So =
5
E=
= 41277 kp/mm
0.3
Al8F
72.32
lo
Tension de rotura:
R < = dC4A'C)+' ∗ e45 = 36 ∗
Sección Final:
S< = Π ∗ 3/ = 28,27 mm/
Estricción:
3300
= 3046.15 kp
39

8. Z=
So − Sf
5−3
∙ 100 =
∙ 100 = 40%
So
5
GRÁFICA FUERZA FRENTE ALARGAMIENTO
Probeta de chapa:
Esta práctica será parecida a lo realizado anteriormente, por lo que debemos realizar el
mismo ensayo. Lo primero que haremos sera calcular longitud y sección de la probeta,
pero no su sección circular sino el grosor y la anchura.

9. Datos:
L=100
L0=80
b (altura de la parte estrecha)=18
e (espesor) = 1,5
S0= b e = 27 mm/
separación lateral =
l − lo 100 − 80
=
= 10mm
2
2
Con la medida de esta separación se hacen dos marcas en la probeta, las cuales
delimitan la longitud lo (puntos calibrados)
Como en la anterior practica, tendremos que someter a la probeta a la máquina de
tracción-compresión-flexión. Esta operación la debemos de realizar con la escala
adecuada, colocando el papel milimetrado en el tambor, ajustando la velocidad de la
maquina a 35 mm/min, colocando la probeta dentro de las mordazas utilizando en este
caso los soportes planos, para poder obtener un buen agarre de la chapa.

10. Tras realizarse esta nos queda una Lf de 120 mm
La fuerza de ruptura ha sido de 800kp
Cálculos para chapa plana:
A%(alargamiento) =
9K L9M
9M
∗ 100
F/NLON
ON
50%
Tensión de ruptura:
R<
<
PM
800/27=29,62 kp/mm/
EGY = 800/17
Fuerza que marca el fin del módulo elástico es la que tenemos a 13mm
13 EGY = 611.76 KP con una tensión asociada de:
661.76/27 = 24,5 kp/mm/
La fuerza con la que entra en el módulo elástico es de 7 EGY= 329.41 KP
Con una tensión asociada en este punto de 329,41/27 = 12,2 kp/mm2
Módulo elástico: