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3.2.- Ensayos de tracción.

El ensayo de tracción consiste en aplicar a una probeta un esfuerzo progresivo de tracción, que tiende a estirarlo, hasta conseguir su rotura.

Comparan las fuerzas aplicadas con los alargamientos sufridos por la pieza, se obtiene un diagrama representativo del comportamiento del material.

Ensayo de tracción
Imagen de las etapas de un ensayo de tracción

Una probeta de forma y dimensiones normalizadas es sometida a una carga de tracción en dirección axial progresivamente creciente. La probeta es deformada elásticamente, luego plásticamente y al final se rompe en su parte central.

Los datos referentes a la carga aplicada, así como al alargamiento de su longitud y reducción de su sección, son registrados en un ordenador; se obtiene un diagrama fuerza-alargamiento, en cuyo eje de ordenadas se representa el esfuerzo aplicado (F) y en el de abscisas el alargamiento longitudinal (L - L0) sufrido por la probeta. Convirtiendo estos valores a valores de tensión en ordenadas y a valores de deformación lineal en abscizas se obtiene el diagrama esfuerzo-deformación que conserva exactamente la misma forma, ya que se obtiene dividiendo los valores de fuerza y alargamiento por constantes.

Esfuerzo - Deformación
Diagrama o curva esfuerzo-deformación
Descripción larga de la imagen

Es decir :

Cálculo de la tensión.

Cálculo de la deformación lineal.

Donde :

Tensiónes la tensión, e, la deformación lineal y S0 y L0 , la sección y longitud inicial de la probeta respectivamente.

La forma y magnitud de la curva esfuerzo-deformación depende del material, composición química, de su historia previa (proceso de fabricación, tratamientos térmicos, deformaciones previas,...) y de la velocidad de deformación empleada en el ensayo.

Ensayo de tracción finalizado; la probeta está rota.

De este ensayo se deducen algunas características del material como :

  • Resistencia a la tracción, o resistencia mecánica : es la carga máxima por unidad de sección (sección inicial de la probeta) que resiste el material sin romperse.
  • Módulo de Young o módulo de elasticidad longitudinal (E) : es una constante que caracteriza el comportameinto elástico del material y su valor se define como el cociente entre la tensión y la deformación.
  • Límite de elasticidad teórico : es la carga máxima por unidad de sección que al dejar de actuar no produce deformaciones permanentes en el material.
  • Límite de fluencia o límite elástico aparente : valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de fluencia.
  • Límite de elasticidad práctico : es la carga a partir de la cual las deformaciones permanentes del material son superiores a un % de la longitud de la probeta.
  • Alargamiento : indica el aumento de longitud de la probeta hasta el momento de la rotura. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.
  • Estricción : indica la reducción de sección que ha experimentado la probeta en la zona de rotura.

Autoevaluación

Estas imágenes muestran dos probetas que han sido sometidas a un ensayo de tracción. Una de ellas corresponde a un material frágil, mientras que la otra corresponde a un material dúctil. ¿Cuál es cuál? Escribe las palabras DÚCTIL y FRÁGIL donde creas oportuno.

 

Probeta A
La sección en la zona de rotura es similar a la del resto de la probeta.
Probeta B
La sección en la zona de rotura es inferior que en el resto de la probeta.


 

La probeta A corresponde a un material , y la probeta B a uno .

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Ejercicio resuelto

Intenta llevar a cabo las siguientes actividades.

 

Actividad 1. Una probeta de aleación de aluminio de 13 mm de diámetro es estirada hasta su rotura en un ensayo de tracción. Si su diámetro final en la zona de rotura es de 10,8 mm, calcula el porcentaje de estricción que sufre.

 

Actividad 2. Una probeta de acero de 13,8 mm de diámetro y 100 mm de longitud es sometida a una carga de 70000 N, y una carga máxima de 145400 N. Al final del ensayo, el diámetro en la zona de rotura es de 10,2 mm y la longitud entre los puntos a medir de 115 mm. Calcula la tensión unitaria inicial y la tensión unitaria máxima en N/m2, así como el porcentaje de alargamiento.

 

Actividad 3. Una probeta idéntica a la descrita en la actividad 2 es sometida a un ensayo, obteniendose los siguientes resultados :

 

Resultados del ensayo
Fuerza (N) 5000 7500 10000 12500 15000 17500 20000
Longitud (mm) 0,041 0,062 0,083 0,104 0,125 0,146 0,167

¿Sabrías calcular el módulo medio o constante de Young? Antes de ponerte a ello, analiza los resultados; fíjate en que el incremento de la longitud es proporcional al aumento de la carga, por lo que si trasladaramos estos datos a una gráfica la resultante sería una línea recta. El material presenta bajo estos esfuerzos un comportamiento proporcionalmente elástico.

Para saber más

En este vídeo podéis ver las características principales de un ensayo de Tracción.

Ensayo de Tracción
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Resumen textual alternativo

En los enlaces que tenéis a continuación tenéis más información sobre el diagrama de Tracción

Ensayo de tracción 1

Ensayo de tracción 2