Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica Eléctrica UA

Ciencia de materiales II

Práctica 7: Ensayo de Torsión

Integrantes:

Aguilar Paz Diego Ernesto

Andrade Reza Juan Manuel

Franco Guadarrama Gerardo

Noriega Arjona Javier

Méndez Huerta Noé

Grupo: 4 M M 3 Equipo: 2

OBJETIVO

Realizar un ensayo de torsión en dos probetas de acero AISI 1018.

JUSTIFICACION

Este es un ensayo únicamente comparativo para obtener criterios de diseño. Aprender el procedimiento para la realización del ensayo de torsión. Observar la forma que tienen las fracturas por torsión.

EQUIPO UTILIZADO

Máquina para ensayo de torsión o torno instrumentadoMarca: Amsler

Capacidad: 1200 Kg/cm

No. Nombre No. Nombre

1 Carátula 6 Péndulo de longitud y masa variable

2 Goniómetro 7 Volante regulador de velocidad

3 Carro 8 Tambor centesimal

4 Cabezal móvil 9 Tambor graficador

5 Cabezal fijo 10 Porta lápiz

Probetas de torsiónMedidas: 74 y 180 mm de largo, diámetro de 3/8”, C-20

Material: Acero AISI 1018

Instrumento: Calibrador VernierMarca: Pretul

Legibilidad: 0.1mmAlcance: 152.4 mm ó 6 in.

LOGÍSTICA

1. Asignación del trabajo.2. Asignación del material (AISI 1018).3. Localización de proveedores del material.4. Cotización del material.5. Adquisición del material.6. Maquinado de la probeta (barreno concéntrico pasado y colocación de los postizos a presión).7. Solicitar un Calibrador Vernier.8. Acudir con el profesor para revisión y aprobación de las probetas.9. Investigación de la equivalencia de la norma AISI 1018 en la norma ASTM.10. Visita al Instituto Mexicano del Petróleo para adquirir la norma del material.11. Entrada al laboratorio para realización del ensayo de torsión.12. Se dibuja una línea recta en cada probeta, para revisar como esta se deformará durante el ensayo.13. Se coloca la probeta de 74 mm de manera que esta quede fija sin posibilidad de barrerse al

momento del giro.14. Se colocan un integrante frente al goniómetro para capturar la medida, otro se coloca en el tambor

centesimal para tomar medida mientras otro compañero mide tiempos.15. A continuación se comienza a aplicar el torque y se toman medidas cada 50 Kg/cm hasta que la

probeta se fracture. 16. Se retira la probeta.17. Se coloca la probeta de 180 mm y se repite el mismo procedimiento de ensayo.18. A continuación se le aplicó un torque y se tomaron medidas cada 30 Kg/cm hasta llegar al límite de

elasticidad que según la probeta de 74 mm eran los 400 Kg/cm.19. Se calcula el ángulo absoluto de deformación para la probeta de 74mm y para la de 180mm.20. Establecer si el ensayo estuvo bien o mal en base a las especificaciones de la norma.

DATOS OBTENIDOS:

Probeta de 74 mm

Torque (kg.cm) Goniómetro Θ1 Tambor centesimal Θ2 Θ Abs.50 0 0 0

100 0 0 0150 1 1 2.6200 1 1 2.6250 1 2 6.2300 2 2 5.2350 2 2 5.2400 2 3 8.8450 3 3 7.8500 3 4 11.4550 3 4 11.4600 4 4 10.4650 4 5 14700 4 6 17.6750 5 6 16.6800 5 8 23.8850 5 18 59.8875 5 76 268.6

Probeta de 180 mm

Torque (kg.cm) Goniómetro Θ1 Tambor centesimal Θ2 Θ Abs.30 0 0 060 0 0 090 0 0 0

120 1 1 2.6150 1 1 2.6180 1 1 2.6210 1 2 6.2240 1 2 6.2270 2 2 5.2300 2 3 8.8330 2 3 8.8360 2 3 8.8390 2 4 12.4

CÁLCULOS, RESULTADOS Y GRÁFICAS:

Método para calcular el ángulo de deformación absoluto:

Θabs = (360)(Θ2) - Θ1

Ejemplo:

(360)(0.76) – 5 = 268.6° para la probeta de 74 mm(360)(0.04) – 2 = 12.4° para la probeta de 180 mm

Nota: Se realizó esta operación para todas las medidas tomadas.

Gráficas

Probeta de 74 mm.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 180.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

Angulo - Tiempo

Angulo

Tiempo

Angu

lo

Probeta de 180 mm.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130

2

4

6

8

10

12

14

16

Angulo - Tiempo

Angulo

Tiempo

Angu

lo

NORMA UTILIZADA:

VER ANEXO.

COTIZACIÓN (Material):

Probetas-Costo total: $ 170 m.n.-Forma de pago: Efectivo-Entrega inmediata.

COTIZACIÓN (Ensayo)

ねじれテストテスト

ひとつ 10000￥ ふたつ 18000￥ みっつ 25000￥ よっつ 35000￥

東京工業大学 2012年 3月 18日

電 話 :+81-3-5734-3014ファックス: +81-3-5734-3675

kenkyusha@jim.titech.ac.jp

Nota: 1 yen = 15 centavos mexicanos

CONCLUSIONES TECNICAS

1. ¿Cuál fue el objetivo de la práctica?Realizar un ensayo de torsión en dos probetas de acero AISI 1018

2. ¿Partes principales de la maquina donde se realizo el ensayo?

Dinamómetro de péndulo Tambor graficador

Volante regulador de velocidad Carátula

Tambor centesimal Cabezales

3. 3 razones técnicas del por qué se realiza este tipo de ensayo destructivo.

Obtener criterios de diseño Reconocer una fractura por torsión El material no sufrirá deformación alguna siempre y cuando no se sobrepase su límite elástico

4. De los datos obtenidos del ensayo y la norma, ¿cuáles son los porcentajes de diferencia (error)?

Para las gráficas de torque-ángulo, se obtuvo un porcentaje de error de 45.65% para la probeta de 74 mm y 40.47% para la probeta de 180 mm.

4.1. Datos técnicos del material utilizado: (AISI 1018)

Propiedades mecánicas: Dureza 126 HB (71 HRb) Esfuerzo de fluencia 370 MPa (53700 PSI) Esfuerzo máximo o resistencia a la tensión 440 MPa (63800 PSI) Elongación máxima 15% (en 50 mm) Reducción de área 40% Modulo de elasticidad 205 GPa (29700 KSI) Modulo de resiliencia 15 in.lb/in3

Maquinabilidad 76% (AISI 1212 = 100%)Propiedades físicas: Densidad 7.87 g/cm3 (0.284 lb/in3) Punto de fusión 1536-1539 °C

Análisis químico: 0.15 – 0.20 % C 0.60 – 0.90 % Mn 0.04 % P máx 0.05 % S máx

5. De las gráficas analizadas el porciento de error obtenido está bien o mal y por qué.

Está bien, ya que por factores ajenos al material como el estado de la maquina o que los cabezales se barrieran, el límite elástico no se formó exactamente a 45°, sin embargo, la deformación se mantiene proporcional

6. Desde su punto de vista coloque 3 datos técnicos que nosotros consideremos importantes y por qué.Análisis químico, porque es importante saber que elementos contiene un material resilente, para poderle dar una aplicación a dicho material.

Esfuerzo máximo o resistencia a la tensión 440 MPa (63800 PSI)Porque si queremos usar este material para diseñar una pieza donde su aplicación sea un sometimiento de la pieza a cargas axiales elevadas, necesitamos conocer cuál es su resistencia máxima para no sobrepasar dicho límite y que la pieza pudiera fracturarse.

Modulo de resiliencia 15 in.lb/in3

Porque en una aplicación donde cierta pieza de este material se encuentre sometida a cargas constantes y que deba de soportarlas sin deformarse, se necesita este dato, para saber si absorberá la energía generada por dichas cargas y regresara a su estado inicial o se deformara plásticamente.

7. Título de la norma y que utilizamos de ella.

ASTM A 519- 90 Standard specification for seamless carbon and alloy steel mechanical tubing.Para obtener el análisis químico.ASTM E 23 – 93a Standard test methods for notched bar impact testing of metallic materials.Para obtener criterios para decidir errores sistémicos entre cálculos y norma.

8. Precio del ensayo y que incluye.

$1510.04 para un material

$2718.08 para dos materiales

$3775.11 para tres materiales

$5285.16 para cuatro materiales

$551.25 por maquinados adicionales para cada material

9. En general en un porcentaje del 0 al 100, ¿Cuál fue el aprovechamiento en conocimientos adquiridos?

90% Ya que se logró observar cómo queda la probeta después de ser sometida a esfuerzos de torsión y romperse y que al no sobrepasar el límite elástico, la probeta no sufrió deformación alguna, esto se comprobó con la línea recta que se trazo en la probeta antes de iniciar el ensayo.

10. De acuerdo al ensayo dar tres aplicaciones en equipos o piezas:

Flechas, tornillos y ejes de transmisión.