Lab 2. Ensayo de Doblado en Frío Con Muesca

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SÓLIDOS I  – PRIMER PARCIAL INFORME DE LABORAOTORIO N°2  – ENSAYO DE DOBLADO EN FRÍO CON MUESCA (ACERO) Danny Cunalata 1726 Roque Mora (1626) Luis Yanqui (1503) ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA  – ESCUELA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ Fecha de realización:09/05/2017 realización:09/05/2017 1. RESUMEN En el presente informe se detallan los aspectos relacionados con el ensayo de doblado en frío para el acero, el cual fue realizado en el laboratorio de resistencia de materiales con la finalidad de determinar la ductilidad de diferentes probetas de acero (varilla lisa y corrugada con muesca), este ensayo fue realizado en la Máquina Universal la cual por medio de un sistema de rodillos de apoyo y aplicador cilíndrico permite aplicar una carga uniforme gradual a la probeta objeto de estudio. Para la realización de este ensayo se siguió la norma NTE INEN 0110:1995 0110:1995 “Ensayo de doblado doblado para el acero”, de la cual se tomaron tanto las dimensiones de la probeta como el procedimiento a seguir principalmente. En este ensayo primero se ubicó de forma adecuada la probeta y se realizó una precarga con la finalidad de encerar la máquina para luego realizar la aplicación

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Fecha de entrega:16/05/2017 entrega:16/05/2017 total. La aplicación de la carga debe realizarse hasta que ambos lados de la probeta estén paralelos o hasta que se produzca la fractura. Para determinar su ductilidad se observó la superficie de la probeta doblada conociendo que si tiene un carácter dúctil no presentara indicios de que el material ha empezado a mostrar rasgaduras a nivel superficial, en caso de existir fractura, se deberá analizar el tipo de fractura, si es lisa corresponde a un material frágil y si se produce un desgarre es dúctil. Las dos probetas ensayadas resultaron ser dúctiles.

2. PALABRAS PALABRAS CLAVES Ductilidad: Se conoce como ductilidad a la propiedad de aquellos materiales que, bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sin llegar a romperse. Fragilidad: es la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación.

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Estricción: reducción del área de la sección transversal de la probeta. Fractura:  es la pérdida de continuidad normal en una probeta, a consecuencia consecuenc ia de la aplicación de fuerzas. Muesca: corte hecho en la probeta para simular una discontinuidad . Doblado:  Acción de doblar una determinada probeta mediante la aplicación de una fuerza.

3. OBJETIVOS

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lisa corresponde a un material frágil y si se produce un desgarre es dúctil). Realizar una comparación entre los resultados obtenidos de los ensayos de doblado en frío con muesca y sin muesca. Usar el EPP adecuado para la práctica.

4. EQUIPOS Y MATERIALES 4.1. EQUIPO

3.1. Objetivo general Determinar la ductilidad del acero mediante la realización del “Ensayo “Ensayo de doblado en frío con muesca” muesca”  en dos probetas de acero (varilla lisa y varilla corrugada) basándose en el método establecido por la norma NTE INEN 0110:1995 “Ensayo “Ensayo de doblado para el acero”

3.2. Objetivos específicos 

Acondicionar Acondicionar las las probetas probetas para poder realizar el ensayo de doblado en frío con muescas. la ductilidad   Determinar mediante el ensayo de doblado en frío con ayuda de la máquina universal con un sistema de apoyos y aplicador cilíndrico. que función   Determinar cumple la muesca en la realización del ensayo. el tipo de   Diagnosticar fractura ocurrida en las diferentes probetas (si es

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Fig 1. Máquina Universal

Partes: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

13. 14. 15.

Cabezal superior fijo Piñón fijador Columnas Cabezal inferior ajustable Tornillos de tracción Piñón fijador Mesa de pesaje Botoneras de arranque y parada Botoneras de elevación y descenso Rueda manual de carga Rueda manual de descarga Conjunto perillas selector de carga  – ajustadores de cero Indicadores de carga Motor del cabezal inferior Motor del conjunto hidráulico

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16. Reservorio 17. Bomba

18. Banda

Accesorios Fig 6. Llave universal

Insumos (Probetas) Fig 2. Banco de ensayo  para doblado

Fig 7. Varilla lisa

Fig. 8. Varilla corrugada

5. MARCO TEÓRICO Fig 3. Dispositivo de aplicación de carga

4.2. MATERIALES Herramientas

Fig 4. Calibrador

Fig 5. Flexómetro

FUNDAMENTO TEÓRICO Ductilidad y fragilidad Ductilidad es una propiedad que permite a un material ser doblado, estirado, ensanchado, formado o permanentemente distorsionado sin ruptura. Un material que tiene alta ductilidad no puede ser quebradizo o muy duro. Los materiales duros en el otro sentido, son usualmente quebradizos y carecen de ductilidad. La capacidad para deformarse sin romperse se conoce como "ductilidad" del material. Si un material se rompe con poca o ninguna ductilidad, se dice que es frágil. La "fragilidad" es lo contrario de la ductilidad. No debe suponerse que la fragilidad sea falta de resistencia, sino simplemente falta de plasticidad en grado importante.1 1 (Malpica,

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n.d.)

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Caracteristicas  fracturas  fr acturas

de

las

excepto para aquellos planos de espero menor a 3mm, tubos y alambres.

PROBETA

EQUIPO

Este ensayo se realizará en dos probetas de acero estructural, una varilla lisa y una corrugada con muesca cuyas características se indican a continuación:

Maquina universal:  Es una

Tabla 1. Varilla lisa

Fig 9. Caracteristicas de la fractura

maquina semejante a una prensa, con facultades para someter materiales a ensayos de tracción y compresión para medir sus propiedades. La presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o sistema hidráulico. La máquina de ensayos universales tiene como función comprobar la resistencia de diversos tipos de materiales. Para esto posee un sistema que aplica cargas controladas sobre una probeta y mide en forma de gráfica la deformación, y la carga al momento de su ruptura. 2

NORMA Para el ensayo de doblado en frio para el acero realizado en la máquina universal se utiliza la norma NTE INEN 0110:1975 “Ensayo de doblado para el acero” la cual tiene por objeto establecer el método de doblado para determinar la ductilidad de un producto de acero, esta norma aplica para todos los productos de acero,

2 (Pinto)

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Longitud Diámetro Ángulo de la muesca Profundidad de la muesca

35 cm ½ in 35º 3 mm

Fig 10. Muesca varilla lisa

Tabla 2. Varilla corrugada

Longitud Diámetro Ángulo de la muesca Profundidad de la muesca

35 cm ½ in 35º 3 mm

Fig 11. Muesca varilla corrugada

6. PROCEDIMIENTO Para realizar el ensayo de doblado en frío para el acero se siguió este procedimiento: procedimiento:

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Colocarse los equipos de protección personal (EPP) requeridos para el ingreso al laboratorio. El ensayo debe ser realizado a una temperatura de 20 ± 10°C. Realizar los cálculos necesarios en el sistema de rodillos. Acoplar el dispositivo de doblamiento de rodillos de apoyo y aplicador cilíndrico en la máquina universal. La probeta debe ser colocada sobre los rodillos de apoyo paralelos con sus respectivos ejes. Se dobla por medio de una carga ejercida con el aplicador en el caso de que la probeta sea dúctil, la muesca debe ser colocada en la parte de la sección sometida a tracción. Si por este método no se puede alcanzar el doblado, se debe terminarlo mediante actuación directa sobre las extremidades de la probeta mediante una prensa. La carga se aplica lenta y uniformemente (ensayo estático) dando lugar a un libre escurrimiento plástico del material. El eje longitudinal de la probeta se mantendrá durante todo el ensayo perpendicular al eje de doblado. Finalmente se retira la probeta y se toman datos.

Tabla

3.

Datos obtenidos varilla lisa con muesca

Diámetro (mm): Longitud (mm): Precarga (kg): Carga máxima (kg): Tiempo (min): Tabla

4.

Datos obtenidos varilla corrugada con muesca

Diámetro (mm): Longitud (mm): Precarga (kg): Carga máxima (kg): Tiempo (min):

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13.1 350 499.3 790.56 1.73

7.2. Procesamiento de datos Distancia entre rodillos de apoyo:  =  +  + 3 d: distancia entre apoyos a: Diámetro de la probeta D: Diámetro del mandril =Diámetro del aplicador  (3 × 12.2)  = 70 + 38. 38.5 5 + (3 12.2)

 = 145.1 

8. RESULTADOS Probetas ensayadas

7. TECNICA EXPERIMENTAL 7.1. Obtención de datos

12.20 350 540.0 707.0 4 3.21

Fig 12. Varilla lisa

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La varilla lisa corresponde a un material dúctil.

10. CONCLUSIONES 

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Fig 13. Varilla corrugada

La varilla corrugada corresponde a un material dúctil con mayor contenido de carbono.



9. DISCUSIÓN Y ANALISIS 

Estos resultados se han obtenido a partir de someter ambas probetas al ensayo de doblado en frio con muesca mediante aplicación de carga en la máquina universal a través de un sistema de rodillos de apoyo y aplicador cilíndrico.  A partir de la observación observación de as probetas que durante el ensayo se fracturaro la probeta rugosa se ha determinado que el tipo de fractura que se ha producido en esta probeta no es limpio, es decir se ha producido un desgarre, por lo tanto se puede concluir que la probeta está hecha de un material dúctil. El objetivo de la muesca es inducir la fractura, esto genera una discontinuidad discontinuidad (defecto) ( defecto) por lo que el material soporta menos carga.

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El tiempo de ensayo y la carga disminuyeron debido a la discontinuidad. EIA

Luego de ensayar las probetas se puede concluir que la probeta lisa contiene menos carbono mostrando su material dúctil. La probeta rugosa debido a que la fractura que se ha producido no es limpia, sino un desgarre, se puede concluir que por su mayor contenido de carbono tiene una mayor resistencia. La función de la muesca en este ensayo es inducir la fractura y determinar el tipo de material está hecha la probeta (dúctil o frágil). Debido a la fractura fractur a en la probeta rugosa se determina una superficie limpia y grano fino sin porosidad. El tiempo de duración del ensayo fue de 4.94 min, en el cual la carga máxima aplicada a la varilla lisa es de 707.04 kg y de la varilla corrugada es 790.56 kg. Si se realiza una comparación comparació n entre el ensayo de doblado en frio con muesca y sin muesca se determina que tanto la carga como el tiempo de aplicación de la carga se reducen, esto se debe a que la muesca se comporta como una discontinuidad y causa que la fractura sea más rápida y la carga sea menor. Este ensayo se caracterizó el tamaño de grano y errores en procesos de manufacturación. manufacturación. El ensayo se caracteriza caracteri za por ser cualitativo.

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11. RECOMENDACIONES 

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Es importante dar una precarga a la probeta previa al ensayo para proceder a encerar la máquina. La actuación del estudiante parte de observación es necesaria para discutir y analizar los resultados. La utilización del EPP es de vital importancia importanc ia para proteger la integridad personal de cada miembro dentro del ensayo.

12. BIBLIOGRAFÍA NORMA: NTE INEN 0110: 1975 "Ensayo de doblado para el acero".

Malpica. 

Propiedades Mecánicas. [Online] http://148.204.211.134/polilibros /portal/polilibros/P_Terminados/ procmanuf-p-admonMalpica/122.htm.

Pinto,

Alberto. 

Tipos de máquinas universales, de tensión y compresión. [En línea] [Citado el: 22 de Agosto de 2016.] http://ingenieriareal.com/tiposde-maquinas-universales-detension-y-compresion/.

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