INFORME DE LABORATORIO MECANICAAPLICADA ENSAYO DE TORSION Nicolás Sánchez Parra; Código: 20121015107 [email protected] Gabriel Díaz l; Código: 20142015031 [email protected] RESUMEN: En el presente informe se muestran las propiedades que evidenciada en el aluminio al ser sometido a un par torsor por medio de maquina conocida como SM 21 Advanced Torsión Testing Machine, la cual por medio de unas ciertas revoluciones, generaba un momento torsor alrededor del eje, dando así un desplazamiento circular en la sección trasversal de la probeta, y por consiguiente deformándola. Fuente: https://infogr.am/4wMDRkfJaKLFKhwc INTRODUCCION En la industria, como ya sabemos muchos instrumentos están sometidos a ciertas cargas. En OBJETIVOS: tal caso, es necesario conocer las características GENERAL: del material para que cuando el instrumento sea sometido a un determinado esfuerzo, este no sea Determinar y reconocer por medio de un excesivo y el material no sufra alguna fractura. ensayo de torsión las características del Además se sabe que el comportamiento de un aluminio y su comportamiento al llegar a la material es la relación entre la deformación y la deformación. fuerza aplicada. En el caso de la torsión el material sufre un desplazamiento circular en una ESPECIFICOS determinada sección transversal en respuesta a Realizar la gráfica esfuerzo-deformación una fuerza que produce un momento torsor para identificar puntos clave Como punto alrededor del eje. Los elementos sometidos a de fluencia, esfuerzo máximo. torsión se encuentran en muchas situaciones de ingeniería. La aplicación más común la 1. Calcular el módulo de rigidez, resistencia representan los ejes de transmisión, que se a la fluencia. y Compararlo con distintos emplean para transmitir potencia de un punto a tipos de materiales. otro. Por ejemplo, el eje mostrado en el tren de trasmisión automotriz se utiliza para transmitir potencia del motor a las ruedas traseras de un 2. Definir en la tipo de ruptura en la probeta. automóvil. hasta el colapso. Una diferencia fundamental entre en comportamiento de un material frágil. para obtener una distribución de en una probeta circular varía linealmente con la esfuerzo y de deformación uniforme. mediante: Prueba de Torsión revoluciones∗0. y un T∗L dúctil. es sometida a un material. se desplazando de manera circular una determinada deduce que: sección transversal. Tipos de Fractura en la Prueba de Torsión Fuente: Mecanica de Materiales Beer Johnston 5ta edicion En un ensayo de torsión. este es sometido a un esfuerzo y por lo toque T genera un ángulo de torsión igual a tanto colapsa. es que el material dúctil suele colapsar en φ= planos ortogonales al eje longitudinal y el material G∗I frágil lo hace según planos a 45 º. el material frágil no se deforma demasiado. Donde G es el módulo de rigidez de ese material e J es el momento de inercia de la sección transversal de la probeta. y magnitud T del par de torsión aplicado al eje. existe una diferencia fundamental entre el comportamiento de un material dúctil y uno frágil. TC τ= I Al igual que en las demás pruebas que se realizan en los materiales (como en la prueba de flexión). y es que mientras el material dúctil experimenta una gran deformación. Debido a que el momento torsor es aplicado mediante una serie de revoluciones. en este ensayo se usa una probeta El esfuerzo cortante τ que experimenta el material tubular delgada. consiste en someter una probeta de dimensiones Igualando la suma de momentos de las fuerzas conocidas a una carga a torsión progresiva ejercidas en cualquier sección del eje a la generando un momento torsor alrededor del eje. estas revoluciones determinaran el ángulo de torsión MARCO TEORICO.3 °∗π φ= La prueba de torsión es una se realiza para 180 ° determinar las propiedades por cortante de los materiales. La prueba distancia desde el eje la superficie del cilindro. donde haya fractura en el Si una probeta de una longitud L. La deformación angular (γ) que presenta la probeta se calcula mediante φ∗C γ= L Donde C es el radio de la probeta. Fuente: Apuntes de diseño de máquinas . presentan un cambio en sus dimensiones Un esfuerzo es la tensión interna que presenta un de forma permanente. Es inicial L. Deformación Plástica: En la deformación Constantes que se determinan en los materiales: plástica los materiales dúctiles. La deformación (ε) se define como el cociente entre el alargamiento δ y la longitud Fragilidad: seria lo contrario a tenaz. La deformación es el cambio en el tamaño o Tenacidad: es la resistencia que ofrece forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos en un material a romperse cuando es un elemento producidos por una o más fuerzas golpeado. debido a que tienden a Elasticidad: propiedad de los materiales deslizar porciones adyacentes del material. una de recuperar su forma original cuando sobre otra. son considerados mecánicas son: como esfuerzos cortantes. Tracción (Cuando las fuerzas tienden a condiciones ambientales y de la aplicación de los estirarlo o alargarlo) esfuerzo. Compresión (Cuando las fuerzas tienden mismo material puede presentar un a chafarlo o aplastarlo) comportamiento distinto en función de las 4. los materiales frágiles Maleabilidad: facilidad de un material suelen presentar solo esta deformación para extenderse en láminas o planchas. mientras que. además estos esfuerzos tiene la misma dirección del eje del Las propiedades mecánicas describen el material y según su valor puede generar una cierta comportamiento del material bajo una fuerza que fractura en el elemento. El más duro es el diamante. Torsión (Cuando las fuerzas tienden a retorcerlo) 6. cuando Ductilidad: propiedad de un material alcanzan niveles suficientemente para extenderse formando cables o hilos. lo que seria la propiedad que tienen el cuerpo de romperse fácilmente cuando son δ ε= golpeados. L Fluencia: lenta y continua deformación Existen dos tipos de deformación en los que sufre un material a alta temperatura materiales. elevados de tensión. Dureza: es la resistencia que opone un Tipos de Deformación: material a dejarse rayar por otro. Flexión (Cuando las fuerzas tienden a Propiedades de los Materiales doblarlo) 7. deflactarse. Existen varios tipos de esfuerzos los cuales son: Tras la deformación elástica y plástica. esfuerzo aplicado. Cortante (Cuando las fuerzas tienden a Las propiedades de los materiales son el conjunto cortarlo) de características que hacen que el material se comporte de una manera determinada ante El esfuerzo de comprensión y de tracción tiende estímulos externos. Tipos de Esfuerzo de haber tenido una deformación elástica. a cambiar la longitud del material. y la aplicación de esfuerzos va en deja de actuar sobre ellos la fuerza que dirección de las lados de un elemento que tiende a los deformaba. para adquirir deformaciones permanentes. 5. Algunas de las propiedades de torsión. aunque un 3. seguido de una fractura. incluso si cesa la cuerpo sometido a todo a la acción de una o varias acción del esfuerzo aplicado. cuando cesa la acción del diferentes esfuerzos. Resistencia a la fatiga: el tiempo que Deformación Elástica: se caracteriza influye en el comportamiento de los porque un componente recupere su forma materiales sometidos a la acción de inicial. esfuerzos superiores conducen a la fractura. las cuales son: bajo la acción de una carga constante. flexión y de cortante. fuerzas. aplicadas. el esfuerzo los deforma. después Límite de Proporcionalidad: tensión a . y si es bastante grande la carga Plasticidad: propiedad d los cuerpos también genera una fractura. se retira la probeta de las copas de sujeción y se da fin al ensayo. gráfica se separe para verlo con más Posteriormente. la persona a cargo se dispone a fijar la permanente igual a un determinado probeta en la máquina de torsión. se realiza una Esfuerzo máximo: El esfuerzo que tabla. El estribo es corredizo para adaptación a diferentes longitudes de probetas. en la cual se registra el valor del torque ha soporta la probeta a antes de que falle. Para finalizar. SM 21 Advanced Torsión Testing Machine: Se empieza a girar la perilla para aumentar el torque y se toman los datos de acuerdo a la tabla anterior hasta que se produzca fractura en la probeta. Funciona . busca evitar posibles complicaciones durante la Módulo de rigidez (módulo de Young): práctica. proporcional. y el cálculo del límite de intervalos de la siguiente manera: proporcionalidad. Estos datos se toman para su uso posterior en la construcción de Para el caso de la práctica de torsión podemos la gráfica “Esfuerzo torsor VS Deformación definir propiedades de elasticidad y plasticidad del angular”. De 25 en 25 revoluciones hasta 400 METODOS Y PROCEDIMIENTO: revoluciones. Para efectos de simplicidad se toman los material. se toman las medidas reversibles. elasticidad. paralela al eje longitudinal.php?cPath=27_60 diferentes materiales hasta la rotura. en general no suelen ser lo largo de la sección cilíndrica de la probeta diferentes.com/index. con esto se porcentaje de la longitud inicial. partir de la cual las deformaciones dejan mediante dos poleas generando el torque en uno de ser proporcionales a las de los extremos de la probeta mientras el otro se deformaciones mantiene fijo. Límite de deformación permanente: tensión que provoca una deformación Luego. se calibra el tacómetro de relación entre la deformación y la tensión revoluciones a cero y se espera a que el medidor en la zona de comportamiento de torque se estabilice. se traza una línea con marcador a claridad. Su valor es muy próximo al correspondientes al diámetro y a la longitud inicial límite de proporcionalidad. De 50 en 50 revoluciones hasta 1200 Descripción del equipo: revoluciones. Límite de elasticidad (límite de la fluencia): tensión a partir de la cual las Procedimiento Experimental: deformaciones en la probeta dejan de ser En primer lugar. revoluciones. módulo de rigidez y De 10 en 10 revoluciones hasta 200 esfuerzo máximo que presenta el material. Para la respectiva toma de datos.. aunque en la de la probeta. cierto intervalo de revoluciones. Se mide el par de comprobación o torque mediante un tacómetro. Así mismo. Descripción de la probeta: Imagen1: Maquina de Torsión El equipo sirve para el ensayo de torsión de Fuente: http://quimicsdalmauonline. 2013 ISO 7800-1981 Específica el método para determinar la capacidad de un material de diámetro o espesor de 0. West Conshohocken.87 Mpa Limite Elástico 258.16 Esfuerzo Ultimo 410. Probeta #1 Material Aluminio Diámetro 6.8 Mpa del acero 1020 y el bronce. Método de prueba estándar para la torsión de alambre de Pruebas ASTM International. ASTM A938-07 (2013). Grafica 2: Esfuerzo vs Deformación Aluminio.3 a 20 mm inclusive a someterse a deformación plástica durante torsión sencilla. graficar y determinar diversas propiedades del material. Material Aluminio Diámetro 6. La prueba consiste en una pieza de ensayo de torsión girando alrededor de su propio eje en una dirección.58 Mpa Tabla 3: Resumen datos deformación angular (γ) y el esfuerzo cortante (τ) Tabla 2: Resumen datos obtenidos del laboratorio Grafica 1: Esfuerzo vs Deformación Aluminio . procedemos a Aluminio calcular la deformación angular (γ) y el esfuerzo cortante (τ) para poder así.1 mm a 10 mm inclusivo pase por la deformación de plástico durante la torsión simple en una dirección. Acero 1020 ANALISIS DE RESULTADOS: Debido a que los datos tomados en el laboratorio Propiedades de los materiales son el ángulo de torsión y el torque.29 Anexo a esto.05 mm Módulo de Rigidez 27413. Tipo de Fractura Dúctil Tabla 4: Propiedades del aluminio Bronce Material Bronce Diámetro 6.00 mm Longitud 124 mm Tabla 1: Características de la Probeta Normativa: 7800:2003 de la ISO especifica un método para decidir que la capacidad de cable metálico del diámetro o la dimensión característica 0.00 mm En base a estos datos calculamos la grafica Módulo de Rigidez 2559. Bronce.993 Mpa deformación angular (γ) y el esfuerzo cortante (τ) Limite Elástico 301. graficamos la Esfuerzo Ultimo 358. PA. Tipo de Fractura Dúctil Tabla 5: Propiedades del Bronce Acero 1020 Material Acero 1040 Diámetro 6. entonces dúctil esta puesto bajo una torsión. por tanto se puede decir que es más fácil deformar materiales como Si nos fijamos en la ruptura provocada en la el aluminio y el bronce que el acero 1020. . evidenciamos que el bronce y el mientras por el caso de los materiales frágiles. materiales. veremos que el bronce presenta una zona plástica mucho mayor que el aluminio y el acero 1040.89 Mpa Tipo de Fractura Dúctil Tabla 6: Propiedades del Acero 1020 Si evidenciamos en la gráfica 2. por tanto podemos decir que el material presenta un carácter isotrópico. nos daremos cuenta que es se evidencia en el acero 1020 una zona plástica una fractura de tipo dúctil. además evidenciamos que la ruptura que debía ser en centro de la probeta. veremos que es mucho mayor que en el aluminio y el bronce. por tanto. aluminio poseen un valor parecido pero un tanto estos no se deforman demasiado entonces al menor al del acero. es lo que Analizando el límite elástico de los tres evidenciamos en la ruptura totalmente plana. a pesar de que el menores al del acero 1020. si verificamos el módulo de rigidez Imagen 2: Probeta de Aluminio Fracturada del acero 1020. el cual determina la facilidad o dificultad de deformar un material por un esfuerzo cortante.15 Mpa Limite Elástico 670. el material podemos decir que el acero 1020 es más rígido tiende a transponer ciertas porciones de este. entonces se puede decir que el momento de romperse. presenta una zona plástica y una zona elástica. acero presente carácter rígido. y dado que en la zona plástica nos indica cuanto es capaz de deformarse un material sin romperse. En la zona plástica evidenciamos el módulo de rigidez. tanto al torcer el material hasta el colapso y estas serie de giros que da antes de romperse. simplemente lo hacen a bronce y el aluminio pierden su propiedad elástica ángulos de 45º. se puede decir que es fácil deformarlo. entonces decimos que no presenta las mismas propiedades en todos los puntos del material. por que el bronce y el aluminio. la evidenciamos y se deforman permanentemente con esfuerzos en los tres tipos de materiales. CONLUSIONES: El aluminio al ser sometido a un esfuerzo cortante. también tuvo este tipo de fractura. si un material tiene un módulo de rigidez bajo.44 Esfuerzo Ultimo 742. podemos decir que el bronce es más dúctil que el aluminio y el acero 1020.01 mm Módulo de Rigidez 85483. cuando un material menor que la del aluminio y el bronce. además probeta de aluminio. se dio en uno de los extremos. La fractura dúctil. 5ta Edición – Ferdinand resistencia a la deformación y esfuerzo máximo P. mecánicas aparentemente parecidas con el bronce Normas para pruebas de mecánica. lo cual se evidencio en esta práctica. Upc Se evidencia un cierto carácter isotrópico del Edicions Upc material en lo que respecta a la fractura.google. . Tecnología de proceso y transformación de materiales Maria Nuria Salán Ballesteros. tanto en la industria se encuentra más en alecciones con otros metales. Mazurek. aunque el aluminio presenta mayor FUENTE:https://sites. John T. además podemos corroborar con la fractura que tuvo el material. como el acero 1020 sin romperse.esto lo hace ser un material dúctil. asmecanica Dado que el aluminio puro posee muy poca Mecánica de materiales. Comparativamente el aluminio posee propiedades LAB. BIBLIOGRAFIA. debido a que cuando se recolectaron. E. por tanto capaz de deformarse más que otros materiales involucra un error humano. Russell Johnston. elástico. Consultado el como lo son el módulo de rigidez y el límite 10 de abril 2016. Marín García 2013 Existe la posibilidad de que haya un cierto error en los datos.com/site/labmecanic rigidez que el bronce y por tanto su deformación adematerialesunah/noticias/normasastmparaprueb antes de la ruptura es menos. por David F. debido a que es estos se dieron mediante una persona. Dewolf y reducido. Beer. MECANICA DE MATERIALES UNAH. por lo que esta se dio en un extremo de la probeta y no en el Apuntes de diseño de máquinas Juan Manuel centro de esta.