20-11-2016

ENSAYOS DE COMPRESIÓN Y

ENSAYOS DE FLUENCIA

CIENCIA DE MATERIALES

Miguel García Alonso

Grado en Ingeniería Mecánica

20-11-2016

ENSAYO DE COMPRESIÓN

Se emplea para conocer el comportamiento de los materiales bajo deformaciones

permanentes grandes.

Se suele llevar a cabo con materiales que presentan un comportamiento frágil a

tracción.

Los materiales con los que se pueden realizar ensayos de compresión son: metales,

cerámicos y poliméricos. En esta práctica únicamente realizaremos ensayos con

metales y poliméricos. Disponemos de dos muestras de cada tipo de material

nombrado anteriormente. Para evitar el pandeo en los ensayos se procura que las

medidas del diámetro y de la altura sean muy similares.

Una vez realizado el ensayo de compresión, podemos obtener tres resultados

posibles:

Material frágil: Rompe a 45º en forma de diábolo.

Material dúctil: Se aplasta con grietas superficiales.

Material fibroso: Rompe de forma escalonada.

La primera muestra metálica es de bronce (aleación de cobre y estaño) con las

siguientes medidas: diámetro (d) = 5,99 mm y altura (h) = 5,66mm.

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La segunda muestra metálica es de aluminio con las siguientes medidas: diámetro (d)

= 6mm y altura (h) = 6mm.

La primera muestra polimérica es de caucho vulcanizado y tiene las siguientes

medidas: diámetro (d) = 23mm y altura = 10,65mm.

La segunda muestra polimérica es de silicona y tiene las siguientes medidas:

diámetro (d) = 18,4mm y altura (h) = 3,94mm.

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Con muestras de bronce hemos realizado dos ensayos:

Ensayo 1: Se ha ejercido una fuerza sobre la muestra de 18632,635N. El diámetro y la

altura después de realizarse el ensayo son de: d’= 7,5mm y h’=2,88mm.

Ensayo 2: Se ha ejercido una fuerza sobre la muestra de 16180,97N. El diámetro y la

altura después de realizarse el ensayo son de: d’= 7,35mm y h’=3,75mm.

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Con muestras de aluminio solo hemos realizado un único ensayo.

Se ha ejercido una fuerza sobre la muestra de 21084.29N. El diámetro y la altura

después de realizarse el ensayo son de: d’= 8,27mm y h’=3,16mm.

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Con muestras de caucho vulcanizado hemos realizado dos ensayos:

Ensayo 1: Se ha ejercido una fuerza sobre la muestra de 7354.99N. El diámetro y la

altura después de realizarse el ensayo son de: d’= 8,75mm y h’=17,10mm.

Ensayo 2: Se ha ejercido una fuerza sobre la muestra de 6864.65N. El diámetro y la

altura después de realizarse el ensayo son de: d’= 6,22mm y h’=26,61mm.

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Con muestras de caucho vulcanizado hemos realizado dos ensayos:

Ensayo 1: Se ha ejercido una fuerza sobre la muestra de 17406.80N. El diámetro y la

altura después de realizarse el ensayo son de: d’= 17,67mm (Es menor que el inicial

por el retroceso) y h’=3,66mm.

Ensayo 2: Se ha ejercido una fuerza sobre la muestra de 45600,92N. No ha sido

posible la medición del nuevo diámetro y de la nueva altura después de la realización

del ensayo.

TABLA DE DATOS Y CÁLCULOS

Ens

ayo

Material H

(mm)

S

(mm2)

h’

(mm)

S’

(mm2)

∆h

(mm)

∆S

(mm2

)

F

(kp)

F(N) Rmc

(MPa)

1 Bronce

(1)

5,66 28,18 2,88 44,17 2,78 -16 1900 18632,6 -661,2

2 Bronce

(2)

5,66 28,18 3,75 42,43 1,91 -14,2 1650 16180,9 -574,2

3 Aluminio 6 28,27 3,16 53,71 2,84 -25,4 2150 21084,3 -745,8

4 Caucho

(1)

10,65 415,47 17,10 60,13 -6,45 355,3 750 7354,99 -17,7

5 Caucho

(2)

10,65 415,47 26,61 30,38 -15,96 385,1 700 6864,65 -16,5

6 Silicona

(1)

3,94 265,90 3,66 245,22 0,28 20,7 1775 17406,8 -65,46

7 Silicona

(2)

3,94 265,90 - - - - 4650 45600,9 -171,5

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ENSAYO DE FLUENCIA

Se conoce por fluencia la deformación plástica que tiene lugar a temperatura elevada

bajo la acción de una carga constante aplicada durante un periodo largo de tiempo.

El ensayo de fluencia consiste en determinar los valores de carga máxima que puede

soportar un material para que, a una temperatura y durante un tiempo determinado,

llegue a producir un alargamiento concreto.

El equipo de ensayo es, en consecuencia, una máquina de ensayos de tracción

provista de un horno, contenedor de la probeta, con control de la temperatura de

ensayo.

La deformación se mide con un reloj comparador.

El ensayo de fluencia se realiza habitualmente según el procedimiento, que se

comenta a continuación, que considera el objetivo de correlacionar deformaciones, DL,

y tiempos, t, para una carga, F, y temperatura, T, constantes.

Procedimiento

Marcar la longitud de la probeta con dos granetazos separados l0 mm.

Montar la probeta en las mordazas de la prensa y en el interior del horno de

calentamiento.

Efectuar la elevación de temperatura hasta alcanzar la temperatura de ensayo,

Te.

Elevar la carga de la prensa hasta el nivel requerido, Fi, en el que se obtiene

respuesta de fluencia en el material, y mantener la carga hasta la fractura.

Registrar para cada ensayo la sucesión de los valores de las variables Fi, DL,

Te y t.

Repetir el ensayo para otras combinaciones de las variables Te y Fi.