INFORME MAQUINAS Y HERRAMIENTAS CNC

INFORME MAQUINAS Y HERRAMIENTAS CNC GRUPO 1096482 PRESENTA O PORJUAN CARLOS URREA CC 1 6368442 BIBLIOGRAFIA http://www. udistrital. edu. co:8080/documents/19625/239908 httpwwww. udistrital. edu. co:8080/documentS/19625/239908 ,’E-NSAYO+DE+FLE-XIO orsa http://www. udistrital. u. c 1 . RESISTENCIA DE MATERIALES ENSAYO DE FATIGA t_library/get file eac-19625 automóviles, aviones, etc. ).

Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensión menor que la resistencia a tracción o el límite elástico para una carga estática, y aparecer sin previo aviso, causando roturas catastróficas. Es un fenómeno muy mportante, ya que es la primera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el 90%), aunque también está presente en polímeros (plásticos, composites,… ), y en cerámicas. Guía Laboratorio Mecánica de Materiales) FATIGA Edwin Medina Bejarano Página 2 En el estudio de los materiales en servicio, como componentes de órganos de máquinas o estructuras, debe tenerse en cuenta que las solicitaciones predominantes a que generalmente están sometidos no resultan estéticas ni cuasi estáticas, muy por lo contrario en la mayoría de los casos se encuentran afectados a cambios de ensiones, ya sean de tracción, compresión, flexión o torsión, que se repiten sistemáticamente y que producen la rotura del material para valores de la misma considerablemente menores que las calculadas en ensayos estáticos.

Este tipo de rotura que necesariamente se produce en el tiempo, se denomina de fatiga aunque es común identificarla como roturas por tensiones repetidas, tensiones que pueden actuar individualmente o combinadas. Una carga dada puede ser de naturaleza estática o repetirse muchas veces (carga dinámica) siempre que los esfuerzos permanezcan en el rango elástico, tal conclusión es orrecta para ciclos que se repitan unas pocas docenas o aun centenares de veces.

Sin embargo, no es cierto cuando los ciclos se repiten miles o millones de veces. En tales casos, la ruptura ocurrirá a esfue 2 OF ciclos se repiten miles o millones de veces. En tales casos, la ruptura ocurrirá a esfuerzos mucho más bajos que la resistencia estática de ruptura. Este fenómeno se conoce como fatiga. Una falla por fatiga es de naturaleza frágil aun para materiales normalmente dúctiles.

La fatiga se puede definir como el deterioro de un material bajo ciclos repetidos de esfuerzo y deformación, que conducen a un agrietamiento progresivo que caba por producir la fractura. Se debe considerar la fatiga en el diseño de todos los componentes estructurales y de máquinas que están sometidas a cargas repetidas o fluctuantes. El número de ciclos de carga que puede esperarse durante la vida útil de una componente puede variar mucho, según la utilización del material. ara poder realizar una aproxmacón a la realidad de cómo se comporta el material, se realizan ensayos de fatiga por máquinas que someten a los materiales a una serie de esfuerzos de tracción y compresión (pueden ser miles de ciclos), hasta que se debilitan y se produce la rotura en el material. Los resultados de los estudios estructurales (estáticos y dinámicos, lineales y no lineales) se usan como los datos básicos de partida para definir el estudio de fatiga. El na de ciclos requeridos para que el fallo por fatiga ocurra en un punto depende del material y de la fluctuaclón de las tensiones.

Esta información, para ciertos tipos de materiales férricos. El método fundamental para presentar los datos de fatiga es la curva de Wohler, también llamada simplemente curva de fatiga o curva S-N (Stress-Number of cicles). Representa la duración de la probeta, expresada en número de ciclos hasta Stress-Number of cicles). Representa la duración de la probeta, expresada en número de ciclos hasta la rotura, N, para la máxima tension invertida aplicada, un punto con una flecha horizontal indica una probeta que no ha roto.

La mayor parte de las investigaciones sobre la fatiga se han realizado empleando las máquinas de flexión rotativa, en las que la tensión media es nula(Guía Laboratorio Mecánica de Materiales) FATIGA Edwin Medina Bejarano Página 3 DEFINICIONES DE LA DURACIÓN AL ESFUERZO Para determinar la resistencia de materiales bajo la acción de cargas de fatiga, las probetas se someten a fuerzas epetidas o variables de magnitudes especificadas y, así, se cuentan los ciclos o alternaciones de esfuerzos que soporta el material hasta la falla o ruptura.

El dispositivo para ensayos de fatiga más empleado es la máquina de viga rotatoria de alta velocidad de R. R. Moore. Ésta somete a la probeta a flexión pura (no a cortante transversal) por medio de pesas. La probeta se labra a máquina y se pule cuidadosamente, recibiendo un pulimento final en la dirección axial para evitar ralladuras circunferenciales. Otras máquinas para ensayos de fatiga permiten aplicar a las probetas esfuerzos axiales, torsionales combinados, de tipo fluctuante o alternante (invertido alternativamente). ara determinar la resistencia a la fatga de un material es necesario un gran número de pruebas debido a la naturaleza estadística de la fatiga. En el caso del ensayo con la viga rotatoria se aplica una carga constante de flexión y se registra el número de revoluciones (o alternaciones, o inversiones sucesivas de esfuerzo) de la viga que 40F revoluciones (o alternaciones, o inversiones sucesivas de esfuerzo) de la viga que se requieren para la falla. La primera prueba se realiza con un esfuerzo algo menor que la resistencia ?ltima del material, y la segunda probeta para la máquina de ensayos de viga rotatoria de R.

R Moore. El momento flexionan-te es uniforme en la porción curva, de manera que la fractura en dos mitades iguales indica falla en la porción más esforzada, lo cual es un ensayo válido del material; mientras que una fractura en cualquier otra parte (no en el nivel más esforzado) constituye la base para sospechar que el material tiene un defecto. Las grietas por Fatiga se inician en la superficie del material. Por ello debe evitarse en lo posible ralladuras y arañazos en las superficies e buen acabado (por ejemplo, grabar el nombre comercial en la pieza), sobre todo en zonas con elevado nivel de tensión.

Cualquier tratamiento superficial (térmico o mecánico) que produzcan un estado de tensiones residuales de compresión en la superficie de las piezas aumentando la dureza de la superficie (por ejemplo, el temple, granallado o laminado superficial) incrementará la vida a fatiga de la pieza. El análisis de fatiga se basa en la regla de Miner de daño acumulado para estimar la vida a fatiga a partir de una historia de tensiones o deformaciones. La estimación se realiza reduciendo los datos de carga a una ecuencia de picos y valles, contando los ciclos y calculando la vida a fatiga. ara realizar un análisis a Fatiga o de durabilidad, se debe proporcionar información específica para el análisis de fatiga(Guia Laboratorio Mecánica de Materiales) FATIGA s OF para el análisis de fatiga(Guía Laboratorio Mecánica de Materiales) FATIGA Edwin Medina Bejarano Página 4 FASES DE UN FALLO POR FATIGA Fase 1 (Iniciación): Una o más grietas se desarrollan en el material. Las grietas pueden aparecer en cualquier punto del material pero en general ocurren alrededor de alguna fuente e concentración de tensión y en la superficie exterior donde las fluctuaciones de tensión son más elevadas.

Las grietas pueden aparecer por muchas razones: imperfecciones en la estructura microscópica del material, ralladuras, arañazos, muescas y entallas causados por las herramientas de fabricación o medios de manipulación. En materiales frágiles el inicio de grieta puede producirse por defectos del material (poros e inclusiones) y discontinuidades geométricas. Fase 2 (Propagación): Alguna o todas las grietas crecen por efecto de las cargas. Además, las grietas generalmente son finas y de difícil detección, aun cuando e encuentren próximas a producir la rotura de la pieza.

Fase 3 (Rotura): La pieza continúa deteriorándose por el crecimiento de la grieta quedando tan reducida la sección neta de la pieza que es incapaz de resistir la carga desde un punto de vista estático produciéndose la rotura por fatiga. CALCULO DE LA CARGA PARA GENERAR LA DEFLEXIÓN EL conocimiento de las propiedades de los materiales utilizados en Ingeniería es un aspecto fundamental para el diseñador en su propósito de desarrollar las mejores soluciones a las diversas situaciones que se presentan en su cotidiano quehacer.

La realización correcta de ensayos en los materiales, nos permite conocer su comportamiento ante diferentes circunstancias, al i 6 OF ensayos en los materiales, nos permite conocer su comportamiento ante diferentes circunstancias, al igual que la determinación de sus propiedades fundamentales. Antes de comenzar a realizar el ensayo es importante que calcule el peso W, es necesario que conozca el esfuerzo último a la tensión del material a ensayar. 1. La siguiente figura le muestra un diagrama de fuerzas de acuerdo a la máquina de ensayos de fatiga por flexión rotativa. La distancia entre rodamientos es de 0. 2 m.

W es el peso a calcular. (Gura Laboratorio Mecánica de Materiales) FATIGA Edwin Medina Bejarano Página 5 2. Es necesario que se comprenda el diagrama de fuerza cortante y momento flexionante. 3. La máxima fuerza cortante es W/2, además no hay fuerzas cortantes en la secclón más delgada de la probeta. El momento máximo es constante en la sección reducida de la probeta y es 0 Mmax=O. 1W 4. Recuerde que en el ensayo medio ciclo es tensión donde la fisura crece y el otro medio ciclo es compresión (no crece pero tampoco hay compresión en la grieta). Por lo tanto al haber flexión partimos de la ecuación general.

Donde M es el momento, c es la distancia del eje neutro a la periferia de la sección transversal (radio) e I es el momento de Inercia. Al reemplazar M=Mmax tenemos. (Guía Laboratorio Mecánlca de Materiales) FATIGA Edwin Medina Bejarano Página 6 Es esfuerzo se determina a partir del diagrama S-N (Ver Figura 2 marco teórico) Es un valor relacionado con el esfuerzo último a la tensión (Sut), debe encontrarse en la vida finita pues de esta manera garantizaremos el encontrar un número de ciclos. Los materiales no ferrosos no tienen vida infi 53 garantizaremos el encontrar un número de ciclos.

Los materiales o ferrosos no tienen vida infinita, siempre se prolongan hasta 10 a la 8 ciclos (aluminio, bronces, latones); mientras que los materiales ferrosos si presentan vida infinita. Tomemos o = % x sut por 10 tanto W es PROCEDIMIENTO a. Medición de la probeta: Antes de comenzar a realizar los ensayos de fatiga se deben tomar las respectivas medidas dimensionales de las probetas. Este procedimiento de medición es efectuado con un gran cuidado y debe implementarse la correcta utilización del Calibrador «pie de rey», y la regla un instrumento de medición de vital importancia para tomar el valor de nuestros datos. (Guía Laboratorio Mecánica de Materiales) FATIGA Edwin Medina Bejarano páglna 7 para tomar las medidas de nuestras probetas utilizaremos las unidades del sistema métrico internacional (SI) expresando dichas medidas en milímetros (mm). Es muy importante ser bastante cuidadosos en la toma de estas medidas ya que después de someter las probetas a los respectivos ensayos, estas serán utilizadas para calcular algunas variables como lo son el peso W. ACTIVIDAD INFORME DEL LABORATORIO DETERMINE Bajo qué tipo de normas se pueden realizar los ensayos de fatiga.

Los cálculos correspondientes con la carga eal utilizada en cada ensayo de fatiga (peso W). Determine los diagramas de fuerzas (F), Esfuerzos cortantes (V) y momentos flectores (M) para el respectivo ensayo de fatiga. Describa el tipo de fractura presente en el material y concluya el tipo de fractura presente en el ensayo. Elabore una ficha técnica con los resultados obtenidos en el ensayo resaltando las caract ensayo. Elabore una ficha técnica con los resultados obtenidos en el ensayo resaltando las características y las propiedades del material que fue sometido al ensayo.

GRÁFICAS Determine sobre la gráfica o diagrama S-N el punto o los puntos de falla or fatiga si realiza el ensayo con más de una probeta. Nota. El informe no deberá exceder las 10 páginas. BIBLIOGRAFIA Hibbeler R, Mecánica de Materiales. Tercera Edición. Prentice- Hall Hispanoamericana SA. México D. F. , 856 páginas Riley W, Mecánica de Materiales. Primera Edición. Limusa Wiley. Mexico D. F. 708 paginas Mott R. Resistencia de Materiales Aplicada. Tercera Edición. Prectice-HaIl Hispanoamericana SA. Mexico D. F. , 640 páginas. Norton R, Diseño de Máquinas. Primera Edición. Prentice-Hall Hispanoamencana S.

A México D. F. , 1048 páginas. ENSAYO DE FLEXION OBJETIVOS Analizar el comportamiento de los materiales etálicos al ser sometidos a un esfuerzo de flexión pura. Reconocer y determinar de manera práctica las distintas propiedades mecánicas de los materiales sometidos a esfuerzos flexión pura. Determinar, a través del ensayo experimental, el módulo de Young o módulo de elasticidad del material ensayado. Familiarizarse con las definiciones básicas de la resistencia de los materiales tales como: Momento flector, deflexión, diagrama de fuerza aplicada versus deflexión, esfuerzo por flexión.

Comprobar experimentalmente la ecuación de la elástica. INTRODUCCIÓN En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que resenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término «alargado» se aplica cuando una dimension es domin perpendicular a su eje longitudinal. El término «alargado» se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñas para trabajar, pnncpalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas.

El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su je longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos. (Guía Laboratorio Mecánica de Materiales) FLEXION Edwin Medina Bejarano Página 2 El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación.

El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector. CARGAS Y CONDICIONES EN LOS APOYOS DE UNA VIGA. Diagramas de cortante y momento: Debido a las cargas aplicadas (P), la barra esarrolla una fuerza cortante (V) y un momento flexionarte (M) internos que, en general, varían de punto a punto a lo largo del eje se la barra.

Se determina la fuerza cortante máxima y el momento flexionante máximo expresando V y M como funciones de la posición L a lo largo del eje de la barra. Esas funciones se trazan y representan por medio de diagramas llamados diagramas de cortante y momento. Los valores máximos de V y M pueden obtenerse de esas graficas. Deformación por flexión: El comportamiento de cualquier barra deformable sometida a un momento flexionante es al que