UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

ENSAYO DE MATERIALES

TÍTULO DE ENSAYO:

TRACCION EN METALES NO ACERADOS

NÚMERO DE INFORME: 5

APELLIDOS Y NOMBRES:

CASTAÑEDA CÁCERES DAYANA ELIZABETH

LEÓN ALVEAR EDISON FABRICIO

SEMESTRE:

TERCERO

PARALELO: 3

LUNES 17:00 – 19:00

MIERCOLES 13:00 – 15:00

FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA:

MIÉRCOLES 03 DE NOVIEMBRE DEL 2015

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME:

MIÉRCOLES 11 DE NOVIEMBRE DEL 2015

SEMESTRE LECTIVO:

2015 – 2016

INTRODUCCIÓN

Analizando los materiales que se usaran en el ensayo de materiales se puede observar que no son materiales acerados, lo que quiere decir que el material no contiene Carbono un componente principal de los acerados, lo cual puede hacer que su resistencia cambie o hasta en su precio pueda encarecerse o abaratarse en costos.

Los materiales a analizar son de 3 tipos los cuales son Cobre, aluminio y hierro amarillo en que su comportamiento a tracción tendrá o arrojara datos interesantes en comparación entre ellos y los materiales acerados que se encontraran en el mercado o en la construcción.

Cobre:

Un metal comparativamente pesado, el cobre sólido puro, tiene una densidad de 8.96 g/cm3 a 20ºC, mientras que el del tipo comercial varía con el método de manufactura, oscilando entre 8.90 y 8.94. El punto de fusión del cobre es de 1083.0 (+/-) 0.1ºC (1981.4 +/- 0.2ºF). Su punto de ebullición normal es de 2595ºC (4703ºF). El cobre no es magnético; o más exactamente, es un poco paramagnético. Su conductividad térmica y eléctrica son muy altas. Es uno de los metales que puede tenerse en estado más puro, es moderadamente duro, es tenaz en extremo y resistente al desgaste. La fuerza del cobre está acompañada de una alta ductibilidad. Las propiedades mecánicas y eléctricas de un metal dependen en gran medida de las condiciones físicas, temperatura y tamaño de grano del metal.

Aluminio:

Su aplicación en la construcción representa el mercado más grande de la industria del aluminio. Millares de casas emplean el aluminio en puertas, cerraduras, ventanas, pantallas, boquillas y canales de desagüe. El aluminio es también uno de los productos más importantes en la construcción industrial. El transporte constituye el segundo gran mercado. Muchos aviones comerciales y militares están hechos casi en su totalidad de aluminio. En los automóviles, el aluminio aparece en interiores y exteriores como molduras, parrillas, llantas (rines), acondicionadores de aire, transmisiones automáticas y algunos radiadores, bloques de motor y paneles de carrocería. Se encuentra también en carrocerías, transporte rápido sobre rieles, ruedas formadas para camiones, vagones, contenedores de carga y señales de carretera, división de carriles y alumbrado. En la industria aeroespacial, el aluminio también se encuentra en motores de aeroplanos, estructuras, cubiertas y trenes de aterrizaje e interiores; a menudo cerca de 80% del peso del avión es de aluminio. La industria de empaques para alimentos es un mercado en crecimiento rápido.

Hierro Amarillo:

1

El uso más extenso del hierro (fierro) es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintes (tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colcótar).

Fuente:

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cu.htm

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/al.htm

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/fe.htm

OBJETIVOS

Objetivos Generales.-

- Analizar las propiedades mecánicas de cada uno de los metales no acerados en la práctica.

Objetivos Específicos.-

- Comparar de manera objetiva los resultados que nos arroja la maquina universal a tracción en cada uno de los metales no acerados.

- Realizar un análisis del diagrama de esfuerzo versus deformación.

- Indicar la utilidad más recomendable de cada uno de los metales a ensayar.

- Explicar la aplicación de estos materiales en el desempeño de la carrera de ingeniería civil.

3.- EQUIPOS Y MATERIALES.

EQUIPOS:

Máquina universal de 30 Ton (A +/- 10 kg).

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Calibrador(A+/- 0,02mm)

Deformímetro lineal para Metales no Acerados (A+/- 0,001 mm)

MATERIALES:

Probeta de cobre.

Probeta de Aluminio.

Probeta de Hierro Amarillo.

4.- PROCEDIMIENTO.

1) Tomamos las medidas respectivas a cada material como su longitud media, su diámetro para poder identificar como se ah deformado la probeta.

3

2) Colocamos la probeta en la maquina universal de 30 toneladas respectivamente para ensayo de tracción de metales.

3) Colocamos el deformímetro respectivo para tracción de metales, y comenzamos a traccionar el metal elegido.

4) Tomamos datos cada cierta carga dada o cada deformación dada en el material dependiendo el tipo y en la zona que se encuentre el material ensayado.

5) Retiramos la probeta ensayada y analizamos el tipo de material que es y cómo fue su falla.

6) Repetimos los mismo pasos con todos los materiales anteriormente mencionados y realizamos el análisis respectivo de la práctica de ensayo.

5.- TABLAS.

Tabla N° 1 Cobre:

COBRE

No

CargaDeformació

n

longitud de

medidaÁrea Esfuerzo

Deformación especifica

P ∆ Lm A σ εKg N mmx10-2 mm mm^2 MPa mmx10-4

1 0 0 0 250 29,22 0 02 100 981 5 250 29,22 33,5729 23 200 1962 11 250 29,22 67,14579 4,44 300 2943 17 250 29,22 100,7187 6,85 400 3924 24 250 29,22 134,2916 9,66 500 4905 30 250 29,22 167,8645 127 600 5886 38 250 29,22 201,4374 15,28 700 6867 46 250 29,22 235,0103 18,49 800 7848 55 250 29,22 268,5832 2210 900 8829 66 250 29,22 302,1561 26,4

111000

9810 80 250 29,22 335,729 32

121100

10791 111 250 29,22 369,3018 44,4

131060

10398,6

150 250 29,22 355,8727 60

141100

10791 200 250 29,22 369,3018 80

151090

10692,9

250 250 29,22 365,9446 100

16 620 6082,2 300 250 29,22 208,152 120

4

Tabla N°2 Aluminio:

ALUMINIO

No

CargaDeformació

nlongitud de

medidaÁrea Esfuerzo

Deformación especifica

P ∆ Lm A σ ε

Kg N mmx10-2 mmmm^

2MPa mmx10-4

1 0 0 0 250 39,59 0 0

2100

981 8 250 39,5924,7789

83,2

3200

1962 16 250 39,5949,5579

76,4

4300

2943 24 250 39,5974,3369

59,6

5400

3924 34 250 39,5999,1159

413,6

6500

4905 44 250 39,59123,894

917,6

7600

5886 58 250 39,59148,673

923,2

8610

5984,1

100 250 39,59151,151

840

9620

6082,2

150 250 39,59153,629

760

10610

5984,1

200 250 39,59151,151

880

11620

6082,2

250 250 39,59153,629

7100

12660

6474,6

300 250 39,59163,541

3120

13630

6180,3

350 250 39,59156,107

6140

14660

6474,6

400 250 39,59163,541

3160

15710

6965,1

500 250 39,59175,930

8200

16730

7161,3

600 250 39,59180,886

6240

17 72 7063, 700 250 39,59 178,408 280

5

0 2 7

18740

7259,4

800 250 39,59183,364

5320

19760

7455,6

900 250 39,59188,320

3360

20710

6965,1

1000 250 39,59175,930

8400

21720

7063,2

1100 250 39,59178,408

7440

22770

7553,7

1200 250 39,59190,798

2480

23750

7357,5

1300 250 39,59185,842

4520

24760

7455,6

1400 250 39,59188,320

3560

25770

7553,7

1500 250 39,59190,798

2600

26690

6768,9

1600 250 39,59 170,975 640

27340

3335,4

1700 250 39,5984,2485

5680

Tabla N°3 Hierro Amarillo:

HIERRO AMARILLO

No

CargaDeformació

nlongitud

de medidaÁrea Esfuerzo

Deformación especifica

P ∆ Lm A σ εKg N mmx10-2 mm mm^2 MPa mmx10-4

1 0 0 0 250 30,19 0 02 100 980 6 250 30,19 32,46108 2,43 200 1960 14 250 30,19 64,92216 5,64 300 2940 20 250 30,19 97,38324 85 400 3920 27 250 30,19 129,8443 10,86 500 4900 35 250 30,19 162,3054 147 600 5880 42 250 30,19 194,7665 16,88 700 6860 49 250 30,19 227,2276 19,6

6

9 800 7840 56 250 30,19 259,6886 22,410 900 8820 66 250 30,19 292,1497 26,4

111000

9800 86 250 30,19 324,6108 34,4

121100

10780 150 250 30,19 357,0719 60

131050

10290 200 250 30,19 340,8413 80

141080

10584 250 250 30,19 350,5797 100

151100

10780 300 250 30,19 357,0719 120

161140

11172 350 250 30,19 370,0563 140

171170

11466 400 250 30,19 379,7946 160

181130

11074 450 250 30,19 366,8102 180

191180

11564 500 250 30,19 383,0407 200

201200

11760 600 250 30,19 389,533 240

211180

11564 700 250 30,19 383,0407 280

221200

11760 800 250 30,19 389,533 320

231200

11760 900 250 30,19 389,533 360

241220

11956 1000 250 30,19 396,0252 400

251240

12152 1100 250 30,19 402,5174 440

261250

12250 1200 250 30,19 405,7635 480

271250

12250 1300 250 30,19 405,7635 520

281280

12544 1400 250 30,19 415,5018 560

291290

12642 1500 250 30,19 418,7479 600

301360

13328 4400 250 30,19 441,4707 1760

311380

13524 5000 250 30,19 447,9629 2000

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ELONGACION Y EXCENTRICIDAD

Tipo de material

Longitud inicial

Longitud final

Elongación

Diámetro Inicial

Área inicial

Diámetro final

Área finalExcentricida

dLo Lf e do Ao df Af ecmm mm % mm mm^2 mm mm^2 %

COBRE 250 253 1,2 6,1 29,224641 2,836,29017003

878,4764848

2ALUMINI

O250 270 8 7,1 39,591888 4,28

14,38722556

63,66117834

HIERRO AMARILL

O250 298 19,2 6,2

30,1906799

5,2821,8956256

627,4755463

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6.- DIAGRAMAS.

Revisar Láminas en formato A3.

7.- CALCULOS TÍPICOS.

COBRE

CARGA EN N

Cargaen N=masa × gravedad

P=m× g

P=100 kg×9,81m

s2

P=981 N

AREA

Area=π × diametroal cuadrado4

Area=π × D2

4

A=π ×6,102mm2

4

A=29,22 mm2

ESFUERZO

Esfuerzo=CargaArea

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σ=P(N )

A (mm2)

σ=981(N )

29,22(mm2)

σ=33,573 MPa

DEFORMACION ESPECÍFICA

Deformaciónespecífica= DeformaciónLongitud demedida

ε=∆(mmx10−2)

Lm (mm)

ε=5 x 10−2

250=2 mmx10−4

ELONGACION

Elongación= longitud final−longitud inicialLongitud inicial

×100

e=253 mm−250 mm250 mm

×100

e=1,2 %

EXCENTRICIDAD

Exenctricidad= Áreainicial−Área finalÁreainicial

×100

e=29,22 mm−6,29 mm29,22 mm

×100

e=78,48 %

8.- CONCLUSIONES.

- Las propiedades mecánicas del aluminio y del hierro son similares ya que son materiales muy dúctiles que pueden soportar cargas y esfuerzos axiales a tracción muy grandes, a diferencia del cobre que no es muy dúctil.

- Ya que los datos del hierro amarillo fueron muchos más que el aluminio y el cobre nos da a entender que las cargas que soporta a deformarse el

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material es bien alto su calidad de material es muy bueno a cargas, pero no es un material muy barato a diferencia del cobre, el aluminio es muy encarecido.

- Con los cálculos de la elongación podemos observar que los metales ensayados no acerados el que posee mayor fragilidad es el cobre al tener un porcentaje menor al 5% a diferencia del aluminio y hierro amarillo que su porcentaje fue mayor por lo que llegamos a la conclusión que el cobre es frágil mientras los otros dos son muy dúctiles.

- La utilización del cobre es mucho más para conexiones eléctricas ya que es un muy buen conductor de energía eléctrica, el aluminio es un material muy liviano y dúctil lo cual se utiliza en piezas mecánicas como autos y bicicletas, el hierro se lo utiliza para realizar aleaciones con carbono para crear el acero.

- Se recomienda que los materiales no ferrosos se utilicen de cualquier manera menos de manera estructural ya que el más idóneo es el acero a nivel costos y propiedades mecánicas en el material.

RECOMENCIONES:

- Se puede recomendar usar materiales un poco menos escasos como el titanio para poder entender que su comportamiento varía por material ya que no son materiales con fines estructurales pero son de una apreciación mucho mas encarecido.

Bibliografía.http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cu.htm

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/al.htm

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/fe.htm

ANEXOS.

TRACCION EN COBRE

ANTES DE SER ENSAYADO

DESPUÉS DE SER ENSAYADO

10

TRACCION EN ALUMINIO

ANTES DE SER ENSAYADO

DESPUÉS DE SER ENSAYADO

11

TRACCION EN HIERRO AMARILLO

ANTES DE SER ENSAYADO

DESPUÉS DE SER ENSAYADO

EDIFICACIONES CON METALES NO ACERADOS:

COBRE:

Edificación con revestimiento de cobre.

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Fuente: http://blog.e-struc.com/2014/11/28/edificios-con-revestimiento-de-cobre/

ALUMINIO:

El edificio es una combinación de acero, vidrio y aluminio.

Fuente: http://www.arkiplus.com/los-12-disenos-arquitectonicos-modernos-mas-innovadores-del-mundo

HIERRO AMARILLO:

La torre Eiffel inicialmente nombrada torre de 300 metros, es una estructura de hierro pudelado diseñada por Maurice Koechlin y Émile Nouguier y construida por el ingeniero

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francés Gustave Eiffel y sus colaboradores para la Exposición universal de 1889 en París.

FUENTE: https://es.wikipedia.org/wiki/Torre_Eiffel

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