UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓNFACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURAE. A. P. DE INGENIERÍA CIVILLABORATORIO DE TECNOLOGÍA DE MATERIALES Y CONCRETO

Guía de Laboratorio N° 021

GUÍA DE LABORATORIO

PRACTICA N° 03

“ ENSAYO DE TRACCIÓN EN ALUMINIO”

1. NORMATIVA

ASTM B 221 M

ASTM B 557 M

2. GENERALIDADES

El aluminio está cada vez más utilizado en el mundo con fines estructurales y

toda la información disponible indica que esta tendencia se verá acentuada en los

años venideros. Al ser un material dúctil y de gran resistencia tanto a la tracción

como a la flexión, es utilizado tanto en coberturas (perfiles) y carpintería (barras,

varillas y tubos). El aluminio en sus primeras etapas de resistencia presenta una

deformación o comportamiento elástico (zona elástica) en la cual si se detuviese

la aplicación de carga antes de llegar al límite de fluencia, este retornaría a su

estado o longitud inicial. Pasado el límite elástico inicia la zona plástica dejando

atrás el límite de fluencia en la cual el acero tiende a presentar un

endurecimiento por deformación por lo cual llega a seguir incrementando su

esfuerzo. Al llegar al punto más alto en el esfuerzo máximo, el alminio tiende a

disminuir su sección, efecto llamado estricción, al reduciré la sección, el esfuerzo

disminuye hasta llegar a su rotura o falla. En el siguiente grafico se detallan las

principales fases del proceso de deformación del acero durante la prueba de

tracción.

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Guía de Laboratorio N° 022

Fig. 01 Curva Esfuerzo - Deformación del Acero

Las barras de aluminio comercializadas en Perú son fabricadas según las

especificaciones de la Norma ASTM B 221 M Barras Lisas(Aluminio 2024) Además

establecen los siguientes requerimientos de propiedades mecánicas:

Resistencia a la Tracción (R) mín.: 4,360 kg/cm² (43.6 Kg/mm2)

Resistencia a la Torsión (T) mín.: 2,885 kg/cm² (28,8 Kg/mm2)

Alargamiento en % min (En 2” o 4 Diámetro de muestra).

3. OBJETIVOS

Determinar de forma no – experimental las propiedades mecánicas del

aluminio. Esfuerzo de fluencia, el esfuerzo máximo, el módulo de

elasticidad, la elongación o alargamiento, a estricción e el esfuerzo de

rotura.

4. MATERIALES

Probeta de aluminio

5. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Maquina universal de ensayo.

Vernier o calibrador.

6. PROCEDIMIENTO

Previo al ensayo se deben preparar las probetas de ensayo.

La muestra de aluminio será colocada en el centro de las mordazas, estas deben

ser resistentes de superficie rugosa para evitar la fricción o escape de la

muestra. La muestra es ajustada por el sistema de mordazas con la fuerza

necesaria para mantener su fijación.

Una vez instalada la muestra en el centro de las mordazas, se determina el

diámetro promedio de 2 lecturas con un vernier y la longitud entre mordazas la

cual vendría a ser la longitud inicial.

Colocar las cargas y deformaciones en cero y se da inicio a la aplicación de carga

a una velocidad de 9 mm/min, la velocidad según norma de ensayo debe ser

como sigue:

Periodo o intervalo elástico, usar una velocidad igual o inferior al

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Guía de Laboratorio N° 023

5% de la longitud entre marcas por minutos (0.05% Lo/min) o un

aumento de tensión de 10 N/mm2.min.

Periodo o intervalo plástico, usar una velocidad igual o inferior al

40% de la longitud entre marcas por minuto (0.40 Lo/min).

Nota: Un mal ajuste de la muestra en uno de los extremos de las

mordazas puede generar que la muestra falle en los extremos

considerándose como un ensayo no valido.

7. METODOLOGÍA DE CÁLCULO

7.1 Esfuerzo.- Es la resistencia que ofrece un área unitaria del material del

que está hecho un miembro para una cara aplicada externa.

Esfuerzo(σ )=Carga aplicada(kgf )Area Inical (mm2)

7.2 Deformación.- Es el cambio por unidad de longitud en una dimensión

lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de esfuerzo, se

denomina deformación unitaria debida a un esfuerzo.

Deformacion (ε )=∆ L(mm)Lo(mm)

7.3 Modulo de Elasticidad.-Es la relación entre la tensión aplicada a un

material y la deformación con la que este le corresponde en la zona

elástica. Es un indicador de la rigidez del material.

Modulo deelasticidad=Cargaen el lim . lineal σ (kgf )

Deformacion ε (mm2)

7.5 Resistencia a la Tracción.- Es el cociente entre la carga máxima que

puede soportar el espécimen (hasta la rotura) y el área de la sección inicial.

Resistencia a laTraccion(σ t)=CargaMaximaσ (kgf )AreaNominal (mm2)

7.6 Tensión de Tracción de Rotura.- Es la tensión de tracción soportada

por la probeta en el ensayo de su rotura.

TensiondeTraccionde Rotura (σR)=CargaMaxima σ (kgf )Area Nominal(mm2)

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Guía de Laboratorio N° 024

7.7 Alargacion.- Es el cociente entre el incremento de Longitud (luego del

ensayo a tracción hasta la rotura) y la Longitud inicial.

Alargacion(%)= Longitud final−Longitud inicialLongitud inicial

x 100

7.8 Estricción.- Es la disminución relativa porcentual de la sección

transversal de la rotura.

Es triccion(% )= Areainicial−Area finalArea final

x100