Ensayo de tracción de barras de acero: procedimiento y resultados

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Las pruebas de tracción se realizan en acero dulce, acero de peaje y acero de alta resistencia para determinar propiedades como el módulo de Young, la resistencia máxima y el alargamiento. En el ensayo de tracción, se utiliza una máquina de ensayo universal (UTM) para aplicar una carga de tracción a la barra de acero. Este artículo detalla la disposición del equipo y el procedimiento para el ensayo de tracción de barras de acero.

Probador de tracción de acero

Una prueba de tracción requiere:

1. Máquina Universal de Ensayos (UTM)
2. extensómetro
3. calibre a vernier escala
4. herramienta de punzonado

Máquina Universal de Ensayos (UTM)

La UTM consta de dos unidades principales, la unidad de carga y el panel de control.

Figura 1. Máquina Universal de Ensayos (UTM)

Unidad de carga: La carga de la muestra tiene lugar en la unidad de carga. El equipo en el lado izquierdo de la figura anterior se llama unidad de carga. La unidad de carga consta de 3 crucetas. cabeza superior, cabeza media, y Cabeza abajo. Estas crucetas se utilizan dependiendo del tipo de carga (tensión, compresión o cortante) Se aplica a los especímenes. Utilice las crucetas superior e inferior al realizar la prueba de tracción.
Panel de control: Esta unidad facilita la aplicación de cargas a la probeta. La carga se aplica mediante presión hidráulica. Se instala un dinamómetro de péndulo para medir y mostrar la fuerza sobre la muestra. Equipado con un dial de visualización de carga con una gran cubierta de vidrio en el costado del panel de operación. El dial de visualización de rango se ajusta al rango específico seleccionado.

hipótesis

Se aplica una carga de tracción constante al espécimen y se registra el alargamiento resultante de la barra de acero para cargas dentro del límite elástico. Los valores de carga en el punto de fluencia, el punto de ruptura y el punto final se registran cuidadosamente. Utilizando los valores obtenidos, las tensiones y deformaciones se calculan y trazan en un gráfico. De los datos podemos ver que:

1. Módulo elástico, E = tensión/deformación[This is calculated within the elastic limit. The slope of the stress-strain curve provides the modulus of elasticity]
2. Estrés de fluencia = carga en el punto de fluencia/área C/s original
3. Estrés último = Carga última/Área C/s original
4. Esfuerzo de rotura nominal = carga de rotura/esfuerzo de rotura nominal
5. Esfuerzo de rotura real = carga de rotura/área del cuello
6. Elongación = (cambio de longitud/longitud original)/100
7. Reducción de área porcentual = (Cambio de longitud/Área original)/100

Procedimiento de prueba de tracción de barra de acero

Figura 2. Ensayos de tracción de arreglos de barras de acero en la UTM

1. Preparación de espécimen: Primero, limpie la muestra de la barra de acero y marque la longitud del calibre.La longitud de referencia se calcula mediante la fórmula La longitud del calibre se puede marcar en la muestra con una herramienta punzonadora.
2. Cálculo del rango: Se supone un valor de esfuerzo de tracción para el cual se calcula la capacidad de carga máxima esperada de la barra. A partir de esto, se calcula un rango y este rango se establece en la UTM. Suponiendo tensión de trabajo = 140N/mm², factor de seguridad = 3. Tensión máxima = 140×3 = 420N/mm². Carga última = 420 xc\s área. A partir de la carga última, se puede fijar el rango de uso.
3. Colocación de muestras: Manipule el mango para que la muestra encaje firmemente en la base superior. La válvula izquierda se mantiene en una posición completamente cerrada y la válvula derecha se mantiene en una posición normalmente abierta. Abra la válvula derecha, levante ligeramente la mesa inferior y ciérrela. Ajuste el indicador de carga a cero con la perilla de ajuste a cero. Opere la manija para levantar el mandril de la cruceta inferior y sujete firmemente la parte inferior de la muestra. Las mordazas se bloquean una vez que la muestra está en su lugar.
4. Colocación del extensómetro: Fije el extensómetro a la muestra y ajuste la lectura a cero.
5. Carga de aplicación: Gire lentamente la válvula de control derecha a la posición abierta para el factor de carga deseado. Una vez cargada la muestra, afloje lentamente el mango de bloqueo. Tenga en cuenta el alargamiento en incrementos de carga convenientes. El extensómetro debe retirarse antes de alcanzar el límite elástico. La válvula derecha se usa para aplicar la carga y la válvula izquierda se usa para descargar la muestra.
6. Puntos de carga importantes: Incluso si la carga aumenta en algún punto, el indicador de carga permanece estático.La carga correspondiente es límite de elasticidad. Mayores aumentos en la carga harán que el puntero se retraiga y rompa el espécimen.La carga antes de esta fractura es carga últimaLa carga a la que se rompe la probeta es carga de rotura.

Como se muestra en la Figura 4 a continuación, la estricción comienza a formarse en las barras de acero cuando la carga supera la tensión máxima (carga máxima). El estrechamiento es una gran reducción en el área de la sección transversal de una barra de acero.

Figura 3. Constricción de una barra de acero bajo carga de tracción

Cierre la válvula de control derecha para eliminar los residuos. Abra la válvula de control izquierda para bombear el aceite hacia atrás. La capacidad máxima de la muestra se puede ver contra el puntero rojo. Mida el diámetro del cuello de la muestra. El cambio de longitud se obtiene a partir de las lecturas registradas del extensómetro. Por lo tanto deformación = cambio de longitud/longitud original La tensión en varios valores de deformación también se determina como: Estrés = Carga/Área; se traza un gráfico de tensión-deformación utilizando varios valores de tensión y la deformación correspondiente.

Figura 4. Gráfico tensión-deformación del ensayo de tracción de una barra de acero

Resultado de la prueba de tracción de la barra de acero.

1. Módulo de Young = ______ N/mm² 2. Límite elástico = ______ N/mm² 3. Esfuerzo último = ______ N/mm² 4. Esfuerzo nominal a la rotura = ______ N/mm² 5. Esfuerzo real a la rotura = ______ N/mm² 6 .% Elongación = ______ 7. Reducción del área = ______

Pregunta Viva – ¿Sabías que?

1. ¿Por qué la máquina de ensayo se llama máquina de ensayo universal? 2. ¿Cuál es la capacidad máxima de la UTM en el laboratorio? 3. ¿Cuál es el rango posible de la UTM y el conteo mínimo correspondiente? ¿Cómo cambio la capacidad de carga? 5. ¿Cómo agarro la muestra para la prueba de tracción? 6. ¿Cómo configuro el puntero de carga a cero en UTM? 7. ¿Cuál es el uso del puntero ficticio? 8. ¿Cuál es el nombre del dispositivo que se usa para medir el alargamiento de la muestra en el ensayo de tracción? 9. ¿Cuál es la longitud de referencia? 10. ¿Qué longitud calibrada se usará para la prueba de tracción? 11. ¿Qué preparativos se deben completar antes de montar la muestra en el probador para la prueba? 13. Explique los términos dúctil y frágil. Por ejemplo. 14. Distinguir entre límite elástico y límite elástico. 15. ¿Distingue entre límites elásticos y proporcionales? 16. ¿Cuál es el propósito de calcular el alargamiento y la reducción de área en una prueba de tracción? 17. ¿Qué se entiende por material isotrópico? 18. ¿Cuándo se forma un cuello en una prueba de tracción? 19 ¿Por qué la carga de rotura es menor que la carga máxima? 20. ¿Cuál es la verdadera curva tensión-deformación?, ¿cómo se pregunta?