Ensayo de Traccion
Ensayo de Traccion
Ensayo de Traccion
Objetivo especifico
Introducción
Desarrollo
La norma ISO 6892.- especifica el método de ensayo de los materiales metálicos y define las
propiedades mecánicas que pueden ser determinadas a temperatura ambiente. El ensayo
consiste en deformar una pieza en tracción, generalmente hasta la rotura, con el fin de
determinar una o más propiedades mecánicas. Los productos que pueden ser ensayados con
esta norma incluyen hojas metálicas, planchas, cables, barras y tubos. Las probetas son
agarradas de tal modo que se asegure que son axialmente alineadas para minimizar el efecto de
doblado. La muestra es estirada en tracción hasta la rotura y los valores de carga y deformación
deben ser registrados.
La norma tiene dos métodos para ensayar las muestras. El primer método utiliza el control por
deformación para minimizar la variación de velocidades de deformación durante la
determinación de parámetros que son sensibles a la velocidad de deformación, mientras que el
segundo método es un ensayo cuya velocidad está basada en la velocidad de cambio de la
resistencia. La elección del método y velocidad están a discreción del laboratorio de ensayo,
pero debe indicarse claramente el método elegido en el informe del ensayo.
La norma INEN. - Especifica principalmente las condiciones en las que deben de realizarse
el ensayo al cual lo definen como un proceso que consiste en someter una longitud de tubo de
sección completa, o una sección longitudinal cortada de un tubo, con espesor a la pared del
mismo, a un incremento del esfuerzo de tracción, generalmente hasta llegar a la rotura, con el
objeto de determinar una o más de las propiedades mecánicas enumeradas anteriormente.
La norma ASTM E8. Describe métodos de prueba de tracción para determinar el límite
elástico, punto de alargamiento de rendimiento, resistencia a la tracción, elongación y
reducción de área de productos metálicos. Se aplica a los materiales metálicos en cualquier
forma, incluyendo: hojas, láminas, alambre, varilla, barra, tubo, etc. Para cada uno de estos
tipos de muestras, la norma define geometrías y dimensiones adecuadas, que requieren
soluciones específicas de agarre que son críticos para la realización de una prueba exitosa. Los
tipos más comunes de los especímenes son rectangulares y redondas.
Normativa ASTM A327.- Esta normativa es para varillas de alta resistencia. Cuando se
utilizan estos ensayos con grandes barras de refuerzo, se usa un único bastidor de pruebas en
lugar de los duales tradicionales. Para poder medir en valor de la tensión se utiliza un
extensómetro automático. Tiene una longitud de referencia ajustable entre 10mm y 300mm (lo
requerido para la mayoría de las aplicaciones de este tipo). Se fija de manera automática a la
muestra al momento de empezar el ensayo. Los datos pueden servir para calcular el módulo o
la fluencia.
Normativa A370.- Esta normativa se realiza para aceros estructurales, debido a la sencillez de
la geometría plana, estas muestras pueden ser grandes y pesadas y requieren de una mayor
capacidad de carga que las muestras tipo lámina. Debido a etas fuerzas elevadas, se utiliza un
sistema de ensayo servo hidráulico universal.
Normativa ISO 527-1. – esta normativa define los principios generales para la determinación
de las propiedades en tracción de los plásticos y compuestos plásticos en condiciones
definidas.(«nte_inen_iso_527-1extracto.pdf», s. f.)
Normativa ISO 527-2. – Abarca una amplia gama de plásticos como los termoestables,
termoplásticos y plásticos reforzados con fibras. Las propiedades mecánicas de materiales
plásticos varian dependiendo del plástico, así como de los aditivos que pueden ser agregados
en la formulación. Propiedades, tales como dureza, ductilidad y resistencia, también influyen
en los tipos de aditivos.
Normativa ISO 527-3. – es la normativa internacional más común para determinar las
propiedades de tracción en películas de plástico o hojas de plástico cuyo grosor es inferior a 1
mm. Las propiedades de tracción incluyen el esfuerzo, esfuerzo en el límite elástico, la
deformación en el límite elástico, la deformación a la rotura. Debido a que son muestras de
plástico de materiales flexibles y de delicada naturaleza, el agarre de las muestras y la medida
de la deformación figuran un desafío significativo a superar.
Normativa ISO 527-4. – nos permite determinar las propiedades de tracción de materiales
reforzados con fibra isotrópicos y ortotrópicos. Los materiales de refuerzo típicos incluyen
fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra de aramid y otras fibras similares. Las propiedades
anheladas habitualmente para estos materiales incluyen la resistencia máxima, la deformación
en la rotura, el módulo y, en algunos casos, el coeficiente de poisson.(«Instron: Máquinas de
ensayo de materiales para Tracción, Fatiga, Impacto, Reología y Ensayos Estructurales -
Instron», s. f.)
Normativa ASTM D638. – Mediante esta normativa se pueden definir las propiedades de
tracción de los plásticos reforzados y sin reforzar, y se aplica en todo tipo de probetas tubulares,
palanquetas y varillas. Entre estas propiedades se incluye una resistencia máxima, la
deformación en la rotura y el módulo. Propiedades como la resistencia, la ductilidad y la dureza
sufrirán cambios cuando se incorporan ciertos aditivos a la fórmula.(«Propiedades de tracción
de los plásticos de ASTM D638 - Instron», s. f.)
Máquina de tracción
Partes Principales:
Método de uso:
Obtenida de:
https://spanish.alibaba.com/product-
detail/tensile-tester-calibration-
computer-control-servo-universal-
tensile-machine-1893176907.html
Probeta normal
corta (5do) 5do=100 120 220 20 314 δ5
Probeta
proporcional 11,30 lo+2do - - - δ10
larga
So
Probeta
proporcional lo+2do - - - δ5
corta 5,65 So
TABLA II
Dimensiones de las probetas proporcionales para productos de espesor mayor
de 4 mm y menor de 20 mm.
TABLA III
Sección de la Dimensión
probeta
Nominal (mm) Discrepancias en el Tolerancia de forma
mecanizado * **
js(mm)
Diámetro de las < 3 hasta 6 +/- 0.060 0.03 (IRAM-IT9)
probetas < 6 hasta 10 +/- 0.075 0.04 (IRAM-IT9)
mecanizadas de
sección circular >10 hasta 18 +/- 0.090 0.04 (IRAM -IT9)
>18 hasta 30 +/- 0.105 0.05 (IRAM– IT9)
Dimensiones
transversales de las Las mismas tolerancias y discrepancias que
probetas de sección para el diámetro de las probetas de sección
rectangular circular
mecanizada por las
cuatro caras
Dimensiones < hasta 6 0.18 (IRAM-IT13)
transversales de las > 6 hasta 10 0.22 (IRAM-IT13)
probetas de sección
circular mecanizada >10 hasta 18 0.27 (IRAM-IT13)
solo en las dos caras >18 hasta 30 0.33 (IRAM-IT13)
opuestas > 30 hasta 50 0.39 (IRAM-IT13)
Probetas: Características
Materiales de las probetas de ensayo: Las probetas de ensayo para materiales metálicos se
obtiene, generalmente por mecanizado de una muestra del producto objeto de ensayo, o de una
muestra moldeada. En el caso de tratarse de productos que tengan una sección constante (perfiles,
barras, etc.) o de barras obtenidas por moldeo, se pueden utilizar como probetas sin mecanizar. La
sección de la probeta puede ser circular, cuadrada o rectangular.
Generalmente las probetas para materiales no metálicos se pueden preparar por prensado, por
inyección o bien por arranque de viruta mediante corte de planchas. Existen tres tipos de probetas.
1. Plásticos rígidos y semi-rígidos: Los plásticos rígidos son aquellos que al intentar
doblarse se rompen. Los semirrígidos son aquellos que presentan oposición al
doblado e incluso pueden llegar al romperse. La diferencia entre ellos es de que el
primero cuando se intenta flexionarlos se fracciona inmediatamente, y los
semirrígidos soportan ser flexionados y pueden o no mostrar fractura. (Alvarez,
1997)
Se emplea el tipo de probeta M-III cuando el material sometido al ensayo presente
un espesor de 4 mm o menor y el tipo de probeta M-II se usará cuando sean
requeridas comparaciones directas entre materiales con diferente rigidez (no rígido y
semi-rígido).
2. Plásticos no rígidos: Se emplea en tipos de probetas M-II con espesores de 4 mm o
menores. El tipo de M.I debe ser empleado para materiales con espesores
comprendidos en 4 y 10 mm.
3. Materiales compuestos reforzados: las probetas para este tipo de probeta serán de
M-I. En todos los casos el espesor máximo de las probetas será de 10mm. Las
probetas que se van a ensayar deben presentar superficies libres de defectos
visibles, arañazos o imperfecciones. Las marcas correspondientes a las operaciones
del mecanizado de la probeta serán cuidadosamente eliminadas con una lima fina o
un abrasivo y las superficies limadas serán suavizadas con papel abrasivo. (Alvarez,
1997)
El ensayo de tracción consiste en aplicar a una probeta en forma creciente dos fuerzas en la
dirección del eje que tiende a producir el alargamiento de la pieza.
La probeta se sujeta, mediante dispositivos que se conectan a los cabezales de la máquina, uno
de ellos es fijo y el otro móvil. El cabezal fijo permite el alargamiento de la probeta hasta llegar
a la rotura.
Registrando datos y obteniendo una gráfica que nos indica la carga o la fuerza aplicada en
función de la deformación de la probeta durante el proceso.
Resultados:
Diagramas de Esfuerzo-Deformación
Zona elástica
Módulo de elasticidad o módulo de Young.
Tensión al límite de proporcionalidad.
Fluencia o escurrimiento
Tensión máxima o resistencia estática a la tracción.
Tensión de rotura convencional.
Alargamiento porcentual.
Estricción porcentual.
𝐹 = 𝐾(𝑙𝑖 − 𝑙𝑜 )
Donde:
F: fuerza
K: constante de resorte
𝑙𝑜 : longitud inicial
La ley de Hooke establece que, las tensiones son directamente proporcionales a las
deformaciones. Y se expresa como:
𝜎𝑒 = 𝐸. 𝜀
𝜎: Tension
𝜀: Deformación especifica
E: Modulo de elasticidad
Es una constante para cada material y da idea de la rigidez que posee cada uno. Por lo tanto
tenemos que a mayor E el material es más rígido.
Dicho punto en el cual finaliza la parte recta de la gráfica. Es decir es el punto en que la ley de
Hooke deja de cumplirse, y a partir de allí las tensiones no son proporcionales a las
deformaciones.
En este tramo la deformación aumenta sin que se produzca un aumento apreciable de la tensión.
La deformación hasta llegar al punto D son sensiblemente uniformes a lo largo de la longitud
de la probeta.
En esta zona se da la tensión máxima aplicada a a probeta, ya que a partir de este punto ya es
posible romper la probeta con una tensión menor. Se define como el cociente entre la carga
convencional de rotura y la sección inicial de la probeta.
Estricción (E-F):
Análisis de ruptura
A partir del ensayo de tracción, una vez que la probeta llegue a la ruptura se pueden calcular
otros parámetros como son el alargamiento porcentual (final) y estricción porcentual o
reducción de área
𝑙𝑓 −𝑙𝑜 𝐴𝑓 −𝐴𝑜
∆𝐿 = 𝑥 100 , ∆𝐴 = 𝑥 100
𝑙𝑜 𝐴𝑜
La reducción del área está íntimamente relacionada con el alargamiento local. Se aplica
generalmente al porcentaje de reducción del are de la sección transversal, que determinamos al
medir la sección transversal final del espécimen roto, en el punto falla.
Características obtenidas
Para expresar la resistencia en términos independientes del tamaño de la probeta, se divide las
cargas por el área inicial. Obteniendo la resistencia a la fluencia y la resistencia máxima a la
tracción.
𝑃𝑓
Límite de fluencia 𝜎𝑓 = 𝐴
𝑃𝑚𝑎𝑥
Límite de resistencia 𝜎𝑟 = 𝐴
𝑃𝑟𝑜𝑡
Tensión de rotura 𝑆𝑘 = 𝑓1
Tipos de fracturas
Una fractura podemos definir como la separación o fallo de un sólido que es sometido a un
esfuerzo en don o más partes. Definen la ductilidad del material.
Fractura Dúctil: Caracterizada por la deformación plástica que precede a la falla de la pieza.
En ensayos a tensión, en materiales como el oro y el plomo se puede deformar el cuello hasta
un punto antes de fallar, la presencia de deformación plástica es un síntoma de que la fractura
es inminente, lo que permite prevenir (Serope y Steven, 2002).
Fractura Frágil: Se da con muy poca o ninguna deformación plástica. En tensión la fractura
ocurre a lo largo de un plano de separación en el cual el esfuerzo normal a la tensión es máximo.
En general las bajas temperaturas y una alta velocidad de deformación promueven la fractura
frágil (Serope y Steven, 2002).
Conclusiones
El ensayo de tracción resulta ser de vital importancia dentro del estudio de la resistencia
de materiales puesto que permite conocer con un nivel altamente exacto las cargas
ultimas que un material puede resistir en función de su área transversal y sus
propiedades, brindando así información que resulta muy útil en el diseño de estructuras,
especialmente en el aspecto de la determinación de factores de seguridad para el
cuidado de vidas y bienes materiales.
El estudio de las normativas que regulan los procedimientos y requerimientos para la
realización del ensayo, debe ir acompañado de un análisis previo de las propiedades y
características de los materiales para definir la manera mas adecuada de utilizar las
normas.
El ensayo de tracción debe ir siempre acompañado de otros ensayos de determinación
de propiedades puesto que tan solo el de tracción no es suficiente para determinar todas
las propiedades a considerar para un desarrollo de una estructura con dichos materiales.
Bibliografía
Instron: Máquinas de ensayo de materiales para Tracción, Fatiga, Impacto, Reología y Ensayos
Estructurales - Instron. (s. f.). Recuperado 2 de mayo de 2018, a partir de
http://www.instron.es/es-es/
nte_inen_iso_527-1extracto.pdf. (s. f.). Recuperado a partir de
http://www.normalizacion.gob.ec/wp-
content/uploads/downloads/2014/EXTRACTO_2014/AOC/nte_inen_iso_527-1extracto.pdf
Propiedades de tracción de los plásticos de ASTM D638 - Instron. (s. f.). Recuperado 4 de mayo de
2018, a partir de http://www.instron.com.ar/es-ar/testing-solutions/by-
material/plastics/tension/astm-d638-14
Serope,K. y Steven, R. (2002). Manufactura, ingeniería y tecnología. México: Pearson Educación.
Iberoamericana .
https://es.slideshare.net/karensofiasilvahuanca/174357388-ensayodetraccioncompleto