Dureza y Cargas Axiales

Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria De Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas Ingeniería Industrial

 Academia de Laboratorio Laboratorio de Ingeniería de de étodos

Unidad de aprendi!a"e# Pruebas de Calidad Para la Ingeniería  

Pr$cticas

   Dure!a  Cargas A%iales Secuencia# &I'()

Nombre# Luis ario

Profesor# *nri+ue S$nc,e! 'ignati

CARGAS AXIALES Objetivo •

Identifcará las propiedades que pueden obtenerse a través de los étodos de prueba ! anali"ar el coportaiento ecánico de los ateriales por car#as a$iales%

Alcance • • •

Calculará los paráetros ecánicos a partir de las diensiones de la pie"a% &eterinar el l'ite de proporcionalidad de la pie"a% Calcular el l'ite de elasticidad%

Introducci(n te(rica Se denoina tracci(n a$ial al caso de solicitaci(n de un cuerpo donde las )uer"as e$teriores act*an a lo lar#o del iso% En este caso+ en las secciones transversales del cuerpo ,barraaparece s(lo una )uer"a lon#itudinal ! las )uer"as transversales ! oentos no están presentes% Esta )uer"a transversal ,de acuerdo al étodo de las secciones- es i#ual a la sua al#ebraica de las )uer"as e$ternas+ que act*an de un lado de la secci(n coo se uestra en el si#uiente esquea% Se denoina es)uer"o ,tensi(n- a la )uer"a interior ,en este caso .) -+ correspondiente a la

unidad de superfcie en un punto de una secci(n dada% /ara el caso de tracci(n a$ial+ que nos ocupa+ el es)uer"o está deterinado por la ecuaci(n%

 Nf  σ =  A  donde0 1 es el es)uer"o noral 2.34 5+ .) es la )uer"a a$ial 2.5 ! A es el área de la secci(n 24 5% 6na ve" obtenido+ por la )(rula anterior+ el es)uer"o en la secci(n peli#rosa de una barra traccionada+ es posible evaluar la resistencia de la isa por edio de la llaada condici(n de resistencia0

 Nf  σ = ≤ [ σ ]  A donde 215 es el es)uer"o perisible+ que a su ve" se deterina por la relaci(n0

σ =

σlim n

El es)uer"o l'ite se deterina e$perientalente ! es una propiedad del aterial% Se considera coo es)uer"o l'ite+ el l'ite de resistencia ,rotura- en el caso de ateriales )rá#iles ! el l'ite de 7uencia en el caso de ateriales plásticos% El coefciente de se#uridad se introduce para conse#uir un )uncionaiento se#uro de las estructuras ! sus partes+ a pesar de las posibles desviaciones des)avorables de trabajo+ en coparaci(n con las que se consideran en el cálculo ,se#*n la )(rula ,8--% Los ensa!os a tracci(n se reali"an para obtener las caracter'sticas ecánicas del aterial% 9ediante el ensa!o se tra"a el dia#raa de la relaci(n que e$iste entre la )uer"a :+ que estira la probeta+ ! el alar#aiento ,;l- de ésta%

&6REic?ers% &eterinar e$perientalente la dure"a Roc?@ell

Introducci(n te(rica &efnici(n de dure"a0 Se entiende por dure"a la propiedad de la capa superfcial de un aterial de resistir la de)oraci(n elástica+ plástica ! destrucci(n+ en presencia de es)uer"os de contacto locales in)eridos por otro cuerpo+ ás duro+ el cual no su)re de)oraciones residuales ,indentador ( penetrador-+ de deterinada )ora ! diensiones% 6n análisis de la anterior defnici(n nos lleva a las si#uientes conclusiones0 8- la dure"a+ por defnici(n+ es una propiedad de la capa superfcial del aterial+ no del aterial en s' 4los étodos de dure"a por indentaci(n presuponen la presencia de es)uer"os de contacto+ por lo tanto la dure"a puede ser cuantifcada coo tal B- el indentador o penetrador no debe su)rir de)oraciones residuales% El estándar AS9 E 8DF defne la dure"a =rinell coo un étodo de ensa!o por indentaci(n por el cual+ con el uso de u na áquina calibrada+ se )uer"a una bola endurecida+ bajo condiciones espec'fcas+ contra la superfcie del aterial a ensa!ar ! se ide el diáetro de la ipresi(n resultante lue#o de reover la car#a% El étodo =rinell+ !a estudiado+ posee una serie de insufciencias% Con dicHo étodo no se puede ensa!ar probetas si su dure"a se apro$ia a la dure"a de la bola+ porque ésta su)re de)oraciones que alteran los resultados del ensa!o% Si se utili"an bolas de acero este HecHo liita la prueba =rinell a dure"as á$ias = JDD%%%KDD+ si se usan bolas de carburo se liita a dure"as = KD%

El estándar AS9 E 8DB defne la dure"a Roc?@ell coo un étodo de ensa!o por indentaci(n por el cual+ con el uso de una áquina calibrada+ se )uer"a un indentador c(nicoes)eroidal de diaante ,penetrador de diaante-+ o una bola de acero endurecido ,acero o carburo de tun#steno-+ bajo condiciones espec'fcas contra la superfcie del aterial a ser ensa!ado+ en dos operaciones+ ! se ide la pro)undidad peranente de la ipresi(n bajo condiciones espec'fcas de car#a%

Operaciones

Dureza Rockwell (HRb)  Rb=130 −

t  0.002

-b . && /lectura e%perimental0 •

Penetrador. 12134

•

Carga Aplicada /P0 . 1)) 5g

•

Precarga. 6 5g

•

Profundidad de la ,uella /t0

t =( 130− HRb ) 0.002

Datos -b. && t =( 130−22 ) 0.002= 0.216 mm •

*spesor mínimo de la probeta /*0 .

10 t 

Datos# t . )7&13 mm

 E

(

10 0.216 mm

=

)

2.16 mm

=

•

Distancia entre ,uella y ,uella /,0 .

3d

Datos# di$metro . 12134 . 17(89( mm h =3 ( 1.5875 mm ) =4.7625 mm

•

:iempo de aplicaci;n de carga .6 /lectura e%perimental0 •

Penetrador. cono de diamante ang7 1&) ?

•

Carga Aplicada /P0 . 1() 5g

•

Precarga 1) 5g

•

Profundidad de la ,uella /t0

t =( 100− HRc ) 0.002

Datos -b. >6 t =( 100− 93 ) 0.002=0.014 mm •

*spesor mínimo de la probeta /*0 .

10 t 

Datos# t . )7)1< mm  E=10 ( 0.014 mm )=0.14 mm •

Distancia entre ,uella y ,uella /,0 . Datos Di$metro . 12134 . 17(89( mm h =3 ( 1.5875 mm ) =4.7625 mm

3d

Dureza Brinell (HBn)(aluminio)  HBn=

P π D t 

Datos# P. ()) 5g @ M B%8J8 D. 1) mm t . )71