Universidad Francisco GavidiaFacultad de Ingeniera y Sistemas

TRABAJO DE INVESTIGACINFLEXION DEL COBRELABORATORIO 1TECNOLOGIA INDUSTRIAL II

GRUPO 02

CATEDRTICO: ING. EDER JAVIER MARTINEZ

Integrantes: HC102513Hernndez Castillo, Marvin Alexander

LA100214Lpez Aquino, Yessica Beatriz

CP100614Crespo Prez, Iliana

MA103412Martnez Aguiada, Jos Antonio

ZV100311Zarceo Vides, Ral Edgardo

Fecha de entrega: Sbado 14 de febrero de 2014ContenidoIntroducciniObjetivosiiObjetivo general:iiObjetivos especficos:iiPropiedades del cobre1Conformabilidad del Cobre.1Dilatacin Lineal del Cobre.1Tipos de Tubos de Cobre.2Caractersticas Tcnicas de los Tubos.5Presentacin Comercial del Cobre. (9)8Productos moldeados8Productos forjados.8a) Lingote para alambre (wire bar)8b) Placas o Planchones8c) Tochos8Composicin Qumica de los Cobres Comerciales y sus Principales Aleaciones.9Propiedades Fsico Qumicas del Cobre.12Caractersticas Tecnolgicas.14Aplicaciones de los Tubos de Cobre.15Aplicaciones en la Construccin.15Aplicaciones Industriales.15reas de Aplicacin de los Tubos de16Cobre.16Aplicaciones en la Construccin16Aplicaciones Mecnicas.16Aplicaciones en el Transporte.16Tratamientos trmicos17Temple del Cobre.17Recocido.17Normas ASTM18Generalidades Del ensayo19Ensayo de flexin19Distribucin de los esfuerzos en las secciones transversales20Clculo de la resistencia a la flexin21Clculo del mdulo de elasticidad22Probetas para el ensayo de flexin23

Introduccin

El presente trabajo de investigacin tiene como objetivo el estudio del cobre utilizado en tuberas, conforme se vaya desarrollando el trabajo se irn describiendo puntos importantes pero primero se realizara una breve introduccin del cobre, en donde se mencionara de manera general, luego se mencionaran sus propiedades fsicas, mecnicas, y qumicas que posee el cobre y sus diferentes tipos de aleaciones, y las diferentes aplicaciones que estas tienen.Se mencionaran las normas que se deben de conocer y considerar para realizar un buen anlisis del material y del proceso que se le aplicara, tambin se explicara en que consiste el ensayo de flexin del cobre, en donde se mencionaran las propiedades que se pretenden comprobar en el ensayo de flexin.

Objetivos

Objetivo general:Conocer las propiedades fsicas, mecnicas y qumicas del cobre y sus tipos de aleaciones.Saber las diferentes aplicaciones que tienen el cobre y sus diferentes tipos de aleaciones Objetivos especficos: Conocer cules son las propiedades se analizan de manera directa en el ensayo de flexin y poder interpretar los resultadosConocer cules de las normas ASTM interviene en este proceso.

1

Propiedades del cobreLa conductividad elctrica de este cobre es mediana, del orden de un 85 a 95% unidades IACS. Internacionalmente se ha convenido que una conductividad 100% IACS (International Annealed Copper Standard) es igual a 58 m/ohm mm2. Mejorando las condiciones de refinacin al fuego se obtiene el cobre refinado trmico de alta conductividad, la que vara de 100 a 101,5% IACS con un contenido de cobre del 99,9%. Sin embargo este cobre an contiene oxgeno que es perjudicial para algunas aplicaciones, por lo que se prepara un cobre con la misma conductividad elctrica, exento de oxgeno, con un contenido mnimo de 99,95% Cu. Este tipo de cobre es utilizado en aplicaciones especiales y por supuesto es ms caro que el cobre corriente. Para otras aplicaciones, como por ejemplo la fabricacin de tubos, la conductividad elctrica es de importancia secundaria, pero la presencia de oxgeno, sobre todo en la forma de xido cuproso es altamente perjudicial.Conformabilidad del Cobre.El cobre es fcilmente conformable debido a sus propiedades de ductilidad y maleabilidad. Esto significa que los tubos de cobre pueden doblarse con facilidad, sobre todo cuando son de temple blando, para adaptarlos a las configuraciones de los edificios y de las instalaciones industriales.Dilatacin Lineal del Cobre.Todos los materiales utilizados en la fabricacin de tuberas, incluido el cobre, se contraen y expanden con los cambios de temperatura. En la Figura 1.2 se comparan las tasas de expansin de los tubos de cobre con varios tipos de tubos de plstico, utilizando el hormign como punto de comparacin. Est claro que la expansin y contraccin del cobrees significativamente menor que la de los productos plsticos.El coeficiente promedio de dilatacin lineal del cobre el rango de temperaturas entre 20 y 100 C es 1,710-5 cm / (cm)(Celcius), similar al del concreto, lo que permite instalarlo en el interior de este material sin que se produzcan tensiones originadas por cambios de temperatura que puedan conducir a roturas con las consiguientes prdidas de fluidos. Las instalaciones trmicas deben considerar juntas o uniones de expansin para compensar los cambiosde longitud debido a las variaciones de temperatura.

Tipos de Tubos de Cobre.Los tubos de cobre usados en fontanera para instalaciones de agua y gas se fabrican en diversas dimensiones, largo, dimetro y espesor de pared y son denominados Tipos K, L y M, de acuerdo con estas dimensiones. Se fabrican en cobre desoxidado de alto contenido de fsforo residual Cu-DHP segn NCh 951 o Cobre N C12200 (99.9% Cu) segn los requerimientos de la Norma ASTM B 88. Otros tipos de tubos como los denominados DWV, ACR, Gas Medicinal y Tipo G/GAS deben cumplir los requisitos establecidos en las Normas ASTM B306, ASTM B280, ASTM B819 y ASTM B837 respectivamente. El tipo DWV se encuentra normalizado en Chile en NCh 251.Los tubos de cobre de los tipos K, L, M y DWV se encuentran dimensionados en pulgadas y en unidades mtricas. Como se acostumbra designarlos por el dimetro en pulgadas, en este libro se presentarn tablas con valores en ambos sistemas de medida para estos tubos.Los tubos de los Tipos K, L, M, DWV y Gas medicinal tienen dimetros exteriores efectivos que son 1/8 de pulgada (0,125 pulgada) mayores de los tamaos estandarizados por los que se denomina a estos tubos. Por ejemplo, una tubera Tipo M de pulgada tiene un dimetro exterior real de 5/8 pulgada. Los tubos tipo K tienen paredes ms gruesas que los del Tipo L y estos a su vez tienen tambin paredes ms gruesas que los del Tipo M para cualquier dimetro considerado. En la Tabla 2.1 se encuentran las dimensiones y los pesos para tubos de los Tipos K, L, M y DWV en unidades inglesas y en la Tabla 2.2 se encuentran en sistema mtrico. Los tubos tipo ACR utilizados para aire acondicionado y servicios de refrigeracin y los tubos de tipo G/GAS empleados en sistemas de transporte de gas natural y de propano se designan por su dimetro exterior efectivo. As por ejemplo un tubo Tipo G/GAS de 1/2 pulgada tiene un dimetro real exterior de 1/2 pulgada. En la Tabla 2.3 se encuentra las dimensiones y pesos de los tubos tipo ACR y en la Tabla 2.4 se encuentra informacin sobre los tubos Tipo G/GAS.Tabla 2.1 la 2.5

Caractersticas Tcnicas de los Tubos.Las caractersticas tcnicas ms importantes de los tubos de cobre derivan del tipo de cobre empleado en su fabricacin, de aqu la importancia del proceso utilizado en la produccin del cobre metlico. Tambin tienen importancia los tratamientos trmicos y el acabado de los tubos.Estado fsico. Los tubos de cobre de temple blando (recocido) y de temple duro o rgido, se reconocen fcilmente por su presentacin, consistente en rollos y tiras respectivamente.El estado fsico se define por las caractersticas mecnicas del tubo, carga a la rotura y enervamento, alargamiento, etc., las que determinan en trminos prcticos caractersticas tales como la resistencia a la presin interna, la plasticidad, y en consecuencia la facilidad para la deformacin en fro. La verificacin del estado fsico se efecta por medio de pruebas de traccin y el valor mnimo garantizado en las normas europeas debe ser el que se indica en la Tabla.

Conformacin. El tubo recocido (de temple blando) tiene un alto valor de alargamiento, lo que se traduce en una muy buena conformabilidad, que le permite lograr una curvatura aun con radios muy reducidos. El cobre recocido permite curvaturas manuales tan finas como 22 x 1,5. El cobre crudo (de temple duro) es ms difcil de plegar llegando slo a 16 x 1 y no se recomienda una plegadura o curvatura manual para radios de curvatura reducidos.La conformabilidad del cobre permite usar curvaturas manuales en los casos ms comunes quedando la curvatura mecanizada slo para tubosde gran dimetro.En la Tabla 2.7 se encuentra una gua para dobladode tubos de los tipos K y L. Los radios de curvatura son aplicables slo a equipos para curvado mecnico.

Resistencia a la presin interna. La plasticidad del tubo de cobre no va en desmedro de la resistencia mecnica, porque la presin interna que soporta el tubo de cobre es generalmente ms elevada que la que soportan los materiales alternativos.La presin interna que soporta un tubo de cobre est relacionada con el dimetro externo, el espesor de pared y la solicitacin. Se usa internacionalmente la formula siguiente:P = 2.04 r s de (2.1)Donde:P = presin medida en MPas = espesor de la pared en mmd= dimetro exterior en mmr = solicitacin a la traccin en N/mm2La nica diferencia en los mtodos de clculo utilizados en diversos pases consiste en la seleccin del valor de la solicitacin a la traccin utilizada en la frmula, existiendo dos escuelas que son la americana y la europea. La escuela americana representada por la NormaASTM B 111 M adopta como solicitacin la carga de ruptura mnima requerida (R). Del clculo se obtiene la presin de explosin y de sta, dividindola por un coeficiente de seguridad de 4. Se obtiene la presin de ejercicio a la cual trabajar la caera.La segunda escuela representada por la norma italiana UNI 7773/1 introduce directamente una solicitacin admisible calculada como 2/3 de la carga unitaria Rr en el lmite de la deformacin permanente. Los valores de la presin de ejercicio que resultan en este ltimo caso son ligeramente diferentes a los que se muestran en las Tablas 2.8 y 2.9 que han sido calculados con el criterio americano.

Rugosidad. En cuanto a la rugosidad superficial, al ser los tubos de cobre notablemente lisos, se tiene la ventaja que se reducen las prdidas de carga comparadas con las que se tienen con otros materiales empleados en la confeccin de tubos. En la Tabla 2.10 se encuentran valores de la rugosidad absoluta para algunos materiales comerciales.Como se observa, el cobre es notablemente ms liso que los otros, lo que contribuye a que este metal sea prcticamente insensible al riesgo de incrustaciones calcreas, puesto que se reducen las rugosidades en las cuales pueden adherirse estos depsitos a las paredes del tubo.

Presentacin Comercial del Cobre. (9)Productos moldeados. Parte del cobre se utiliza en forma de piezas coladas, para lo cual el fundidor prepara la carga en lingotes los que pueden estar provistos de entalladuras para facilitar su troceado. Tambin se preparan cargas de ctodos.Productos forjados. La mayor parte del cobre se consume en forma de productos semifabricados que son: alambres, bandas, chapas, perfiles, barras y tubos. Estos semifabricados se producen a partir de las siguientes formas comerciales:a) Lingote para alambre (wire bar)El lingote para alambre o barras para alambrn (wire bar) se destina a la laminacin y a la trefilacin y su seccin es trapezoidal de altura variable entre 85 y 125 mm, longitud entre 1000 y 1350 mm y peso de 60 a 190 kg. El lingote para alambre se cuela en forma horizontal. Tambin se produce por colada continua y en este caso es de seccin cuadrada. En la actualidad en Chile ya no se produce.b) Placas o PlanchonesSe destinan a la laminacin de chapas o bandas, tienen seccin rectangular y dimensiones variables. Su peso puede variar entre 65 y 1800 kg o ms. Se producen por colada vertical u horizontal. Tambin se producen por colada continua y semicontinua.c) TochosSe destinan al punzonado y a la extrusin seguidas por laminacin y estirado. Tienen seccin circular entre 75 y 250 mm y una longitud mxima de 1300mm. El peso se encuentra generalmente entre 45 y 680 kg y se producen por colada vertical y tambin por colada continua y semicontinua.PropiedadesComposicin Qumica de los Cobres Comerciales y sus Principales Aleaciones.

Propiedades Fsico Qumicas del Cobre.

Tabla 1.5 a la 1.7

Caractersticas Tecnolgicas.

Aplicaciones de los Tubos de Cobre.

Aplicaciones en la Construccin.Los tubos y conexiones de cobre y sus aleaciones son apropiados para su utilizacin en un amplio rango de aplicaciones en la construccin de edificios donde han demostrado su capacidad para proporcionar servicios con una larga vida til en mltiples condiciones de operacin. Esta capacidad est demostrada por aplicaciones reales durante largos perodos de tiempo en instalaciones domiciliarias e industriales, sin necesidad de recurrir a experiencias de envejecimiento acelerado, las que pueden proporcionar resultados que no siempre son exactos.En las distribuciones de agua fra y caliente para casas habitacin y edificios de departamentos, estos tubos se caracterizan por ser prcticamente eternos, mantenindose siempre limpios y lisos como el primer da, durante los aos que duren las edificaciones en que han sido instalados.El agua conducida a travs de ellas no se contamina con sustancias venenosas ni por el lavado de la caera, ni por filtracin de impurezas a travs de las paredes. Al mismo tiempo, no propagan incendios de piso a piso ni se descomponen generando humos y gases txicos y corrosivos en caso de ignicin. En el diseo de las construcciones, son las que requieren menos espacio, adaptndose fcilmente a cualquier recorrido. Se pueden doblar, aadir y acoplar con facilidad.Los tubos de cobre son los indicados por las reglamentaciones de la construccin para la distribucin de gas natural, licuado o de caera para uso en cocinas, calentadores de agua y calefaccin. Tambin se venden en calidades especiales, para las conducciones de oxgeno y gases medicinales y para las caeras de vaco de los hospitales.Las caeras de cobre tambin son muy tiles para las redes industriales de gas y de aire comprimido.Los tubos de cobre encuentran una aplicacin cada vez mayor en los sistemas de rociadores automticos de proteccin contra incendios en residencias particulares, y recintos para usos comerciales e industriales.

Aplicaciones Industriales.Las caeras de la aleacin de cobre y nquel, cobre- nquel, constituyen un material ideal para los tubos de los intercambiadores de calor. Desde hace algunos aos han aparecido en los mercados internacionales, para este rubro, tubos con texturas interiores y exteriores que unen a la excelente conductividad trmica, menores coeficientes de resistencia al traspaso de calor en la superficie desde y hacia los fluidos refrigerantes y refrigerados.La industria del cobre surte tambin a las instalaciones de aire acondicionado y a los modernos sistemas integrados, con aprovechamiento de la energa solar y del subsuelo.Para ambientes exteriores especialmente agresivos de ciertos rellenos aislantes en base de ceniza y otros, se ofrecen tubos con cubierta plstica protectora. Tambin hay tubos en que est cubierta es suficientemente gruesa como para minimizar las prdidas de calor en corrientes de agua caliente. En los vehculos motorizados de transporte de pasajeros y carga hay importantes usos para tubos de cobre y de aleaciones de cobre. Los radiadores han sido materia de un considerable esfuerzo de diseo en los ltimos aos. Un ejemplo es el nuevo radiador Cobre-Braze, ms eficiente, econmico y construido con tecnologas no contaminantes.Los radiadores de cobre de nuevo diseo han disminuido un 25% en peso y son 10% ms eficientes que los radiadores de diseo convencional.Las revistas especializadas indican que los radiadores de cobre y los de aleacin cobre-zinc (latn) son los mejores porque:- El cobre ofrece la mejor razn de transferencia de calor referida al volumen.- El cobre es ms durable.- El radiador resulta ms barato.- El peso del radiador es muy aceptable.La industria del cobre ha desarrollado tambin tubos con aletas y con superficies texturadas, para incrementar la eficiencia en los intercambiadores de calor y equipos de aire acondicionado con tubos de cobre.Todos los diseos texturados producen incrementos en la eficiencia de transmisin de calor que van de 20 a 60%. Fuera de los tubos texturados, existen tubos con aletas interiores que subdividen la seccin transversal en forma de roseta.

reas de Aplicacin de los Tubos deCobre.

Podemos dividir las aplicaciones de los tubos de cobre y aleaciones de cobre en tres grupos:Aplicaciones en la Construccin.Los principales usos de los tubos de cobre en la construccin son los siguientes: Conduccin de agua potable. Conduccin de agua caliente. Conduccin de efluentes domiciliarios e industriales. Alcantarillado y ventilacin de sistemas de alcantarillado. Conduccin de gases combustibles (ej. Gas natural, de ciudad, licuado). Sistemas de calefaccin domiciliaria de agua caliente o vapor. Sistemas de rociadores contra incendios. Colectores solares. Conductores rgidos de electricidad. Tubos para conducir conductores elctricos. Usos ornamentales y quincallera. Usos estructurales.Aplicaciones Mecnicas.Algunas aplicaciones mecnicas de los tubos de cobre son: Sistemas de aire acondicionado y refrigeracin. Conduccin de combustibles lquidos (ejemplo petrleo, gasolina, kerosene). Conducciones de aire comprimido. Serpentines de bombas de calor. Tubos de intercambiadores de calor. Tubos de condensadores. Conduccin de gases no combustibles (ejemplo nitrgeno). Conduccin de gases mdicos (ejemplo oxgeno). Caeras de vapor. Conduccin de lquidos industriales (ej. Aceites). Conduccin de lquidos alimenticios (ejemplo Cerveza, Leche). Calderas. Tubos de calor. Guas de ondas.Aplicaciones en el Transporte.Uso en vehculos de transporte. Tuberas de frenos. Conductos de combustibles. Radiadores. Sistemas de aire acondicionado.

Tratamientos trmicos

Temple del Cobre.Se entiende por temple el estado o las propiedades mecnicas que presenta el cobre o sus productos, como el caso de los tubos, a consecuencia de los procesos utilizados en la produccin. Estas propiedades se adquieren por deformaciones mecnicas, por tratamientos trmicos, o por la combinacin de ambos factores y se conocen con los nombres de temple blando y temple duro en el caso de las caeras. Existen adems otros temples como el light drawn (ASTM B 75) y el half hard que se obtienen por diferentes grados de trefilado despus de un recocido. Temple blando es el que se obtiene a travs de un tratamiento trmico llamado recocido, para lograr una recristalizacin y crecimiento de los granos, existiendo temples blandos totales y suaves que se diferencian por el tamao de grano que debe tener un promedio mnimo de 0,040 mm para tubos presentados en rollos y 0,025 mm para tubos en tiras rectas.El engrosamiento del grano depende de la temperatura y el tiempo de recocido y debe ser controlado con anlisis microgrfico durante la operacin, para prevenir un fuerte engrosamiento de los granos que puede dar fragilidad al producto fabricado y producir roturas.El temple duro se produce en los procesos de reduccin de tamao en fro, por extrusin o por laminado. En el caso de las planchas de cobre existen diferentes grados desde 1/8 duro hasta duro. Los tubos de cobre se designarn de temple duro, semiduro o blando segn el temple del material del que estn fabricados. Este temple se debe dar en el acabado de las piezas porque una vez instaladas es imposible efectuar los tratamientos necesarios para modificarlo.

Recocido.El tubo de cobre de temple duro tiene menor plasticidad que el tubo de temple blando o recocido, lo que limita fuertemente su deformacin. En los casos de tubos de temple duro de dimetro mayor que 28 mm es necesario a veces deformarlos, aunque sea en forma local, con el objeto de formar curvas o expandir su extremo para efectuar uniones soldadas. La expansin se efecta utilizando un expandidor como el que se muestra en Figura 3.2

El calentamiento para obtener el recocido consiste en llevar el material a una temperatura entre 500 y 600C, (color rojo). Si se sobrepasan los 600C dependiendo del tiempo de recocido, ocurre un engrosamiento desproporcionado del grano en la estructura cristalina, lo que origina una gran fragilidad del material.Para el calentamiento del tubo puede utilizarse la llama oxiacetilnica u oxipropnica.Cuando se utiliza un soplete oxiacetilnico conviene evitar un sobrecalentamiento local del tubo debido al contacto de la llama con el tubo, por los motivos citados. El soplete oxipropnico permite un calentamiento ms uniforme y ms seguro porque produce una llama con una distribucin de temperatura, ms uniforme. La temperatura que alcanza el tubo puede evaluarse observando el color que adquiere el mismo, este debe ser rojo oscuro (prpura, en ningn caso rojo blanco). Algunas veces se utilizan materiales que en contacto con el tubo cambian de color a una temperatura determinada.Terminado el recocido, al contrario del procedimiento para el acero, el tubo de cobre puede enfriarse sumergindolo en agua sin que se tenga problema de alteracin de la estructura cristalina. Con la inmersin en agua se obtiene tambin una remocin de la pelcula superficial que puede formarse durante el calentamiento.

Normas ASTM 1|mbito

1.1Este mtodo de ensayo establece los procedimientos para la determinacin de las propiedades de fatiga de flexin invertidas o repetidas de materiales de aleacin de cobre de lmina plana o tira de resortes en voladizo por fijo, desviacin constante (es decir, la amplitud constante de desplazamiento) mquinas de ensayo de tipo.Este mtodo se limita a Stock plana que oscila en el espesor de 0,005-0,062 pulg. (0,13 a 1,57 mm), a una gama-vida de fatiga de 105a 108ciclos, y para condiciones en las que no se produce ningn cambio significativo en las relaciones de tensin-deformacin durante la prueba.NOTA 1:Esto implica que las caractersticas de carga-deflexin del material no cambian como una funcin del nmero de ciclos dentro de la precisin de la medicin.No hay endurecimiento o ablandamiento cclico.1.2unidades-Los valores indicados en unidades pulgada-libra deben ser considerados como los estndares.Los valores entre parntesis son conversiones matemticas a las unidades del SI, que se proporcionan nicamente la informacin y no se consideran estndar.1.3La siguiente advertencia peligro para la seguridad se refiere slo a los mtodos (s) de ensayo descrito en este mtodo de ensayo.1.3.1Esta norma no pretende considerar todos los problemas de seguridad, si los hay, asociados con su uso.Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prcticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.2|Documentos de 2.1Normas ASTM:2B846Terminologa para Cobre y aleacionesB950Gua de Trmites de editoriales y forma de las especificaciones del producto para Cobre y aleacionesE206Las definiciones de los trminos relativos a los ensayos de fatiga y el Anlisis Estadstico de Datos fatiga;Sustituido por E 1150(Retirada 1988)3E468Prcticas para Presentacin de amplitud constante Ensayo de fatiga Resultados para Materiales Metlicos2.2Otros documentos de la ASTM:4ASTM STP 91-A

3|Terminologa 3.1Para la definicin de los trminos relacionados con este mtodo de prueba, consulte DefinicionesE206y PrcticaE468.3.2Para las definiciones de trminos relacionados con el cobre y sus aleaciones, consulte TerminologaB846.

4|RESUMEN DEL MTODO 4.1Una muestra de ensayo preparados de un material especfico de aleacin de cobre forjado lmina plana o tira resorte est montado en una mnsula fija, constante de desviacin de mquina de ensayo de tipo fatiga.La muestra se llev a cabo en un extremo, que acta como una viga en voladizo, y se encenda por flexin seguido por la flexin inversa hasta el fallo completo.El nmero de ciclos hasta la rotura se registra como una medida de la vida de fatiga.

5|Importancia y Uso 5.1La prueba de fatiga por flexin descrito en este mtodo de ensayo proporciona informacin sobre la capacidad de un material de aleacin de cobre-resorte plano para resistir el desarrollo de grietas o deterioro mecnico en general como resultado de un nmero relativamente grande de ciclos (generalmente en el intervalo 10510 a8) bajo condiciones de desplazamiento constante.5.2Este mtodo de ensayo es principalmente una herramienta de investigacin y desarrollo que se puede usar para determinar el efecto de las variaciones en los materiales de resistencia a la fatiga y tambin para proporcionar datos para su uso en la seleccin de materiales de resorte de aleacin de cobre para el servicio en condiciones de ciclismo cepa repetido.5.3Los resultados son adecuados para su aplicacin directa en el diseo slo cuando se conocen todos los factores de diseo, tales como carga, la geometra de una parte, la frecuencia de esfuerzo, y las condiciones ambientales.El mtodo de prueba es generalmente inadecuado para una prueba de inspeccin o una prueba de control de calidad debido a la cantidad de tiempo y esfuerzo necesarios para recopilar los datos.

6|Aparato Anterior 6.1Prueba de mquinaLa mquina de ensayo de la fatiga es un voladizo fijo, constante deflexin tipo de mquina.En esta mquina (Fig. 1) la muestra de ensayo se llevaron a cabo como una viga en voladizo en una pinza en un extremo y desviados por una carga concentrada aplicada cerca del otro extremo del vrtice de la seccin cnica (Fig. 2).O bien la abrazadera o miembro de carga se pueden ajustar de manera que la deflexin del extremo libre de la voladizo o bien se invierte completamente o mayor en una direccin de flexin (desplazamiento igual a cero significa) (desplazamiento no igual a cero significa).FIG.1Mquinas Fatiga

FIG.2lmina o tira de prueba de fatiga Especmenes

NOTA 1:Todas las dimensiones son en pulgadas:. En el 25,4 mm =.6.2Se necesita un contador y el circuito de monitorizacin adecuado para proporcionar una lectura directa del nmero de ciclos para completar el fracaso, es decir, la separacin en dos piezas.

7|Muestra de prueba AnteriorSiguiente 7.1La muestra de ensayo debern ser del tipo voladizo fijo.Los ejemplos de muestras que se utilizan tpicamente se muestran en laFig.2.7.2Es importante, por tanto, que el cuidado de tener precaucin en la preparacin de muestras de ensayo, sobre todo en el mecanizado, para asegurar una buena mano de obra.Probetas preparadas incorrectamente causan resultados de las pruebas insatisfactorias.7.2.1Las muestras se preparan mejor por fresado transversal una pila, aproximadamente 0,75 pulg. (19 mm) de espesor, incluyendo copias de seguridad platos, para que 0.12-in.(3 mm) de espesor de hoja de latn de valores puede ser utilizado.7.2.1.1Es necesario asegurarse de que cualquier operacin de corte o mecanizado requiere a cualquiera de corte basto de la muestra de ensayo desde el blanco, o a mquina a tamao no altera apreciablemente la estructura o propiedades del material metalrgico.Todos los cortes tomados en el mecanizado deben ser tales que se minimice fortalecimiento para el trabajo de la muestra de ensayo.7.2.1.2En la seleccin de las velocidades de corte y velocidad de avance, la debida atencin debe prestarse al material de ensayo-probeta, y para el acabado de los recortes, a la calidad del acabado de la superficie requerida.NOTA 2:No es posible recomendar un procedimiento nico para la alimentacin, velocidades y profundidad de corte, ya que esto variar con el material ensayado.El procedimiento utilizado, sin embargo, hay que sealar en informar de los resultados de las pruebas, ya que las diferencias en los procedimientos, pueden producir que varen los resultados entre diferentes laboratorios.7.3La superficie de la muestra de ensayo debe estar en la condicin en que se recibieron.Los bordes no deben ser maltratados o se suavizan, ya que esto tiende a dar una mayor resistencia a la fatiga aparente.5rebabas, sin embargo, puede ser removido por lapidacin luz.7.4Las muestras de ensayo a partir de material que se utiliza en una condicin tratada trmicamente, tales como la precipitacin endurecido o liberado de tensiones, sern tratados de una manera que refleja la forma en que se utilizar el material.El procedimiento utilizado, debe sealarse informar de los resultados de las prueba

8|Clculo de estrs 8.1La tensin de flexin mxima se calcula usando la ecuacin de haz simple:

donde:

S=Deseado esfuerzo de flexin, lb / pulg.2,

P=carga aplicada en el pasador de conexin (vrtice del tringulo), libras,

L=distancia entre el pasador de conexin y el punto de estrs, en.,

b=espcimen anchura en longitud L desde el punto de aplicacin de la carga, en., y

d=espcimen espesor, en.

9|La calibracin de la mquina 9.1Un dispositivo de carga como la que se muestra en laFig.3se puede usar para determinar las caractersticas de carga-deflexin de la muestra.En este accesorio de la deflexin espcimen y cambio de brazo de momento bajo carga se miden con los dos micrmetros para una carga dada.Las medidas del micrmetro verticales de la deflexin de la clavija de carga,d, que sigue el movimiento del vrtice formado por los lados cnicos.El micrmetro horizontal,e, mide el escorzo del brazo de momento como se aplica a la misma locus.Una curva promedio de carga-deflexin es entonces trazada de estos datos corregidos.Un mnimo de tres muestras se debe utilizar en esta determinacin, que representa el mnimo, la media, y el espesor mximo del material.FIG.3Cargue el conjunto de prueba de deflexin para hoja Bell Telephone Laboratories estndar probeta fatiga del metal

9.1.1bandas extensomtricas de resistencia elctrica se pueden unir a la muestra para la medicin de deformacin simultnea.Correccin adecuada debe hacerse, sin embargo, para compensar el grosor relativa y posible endurecimiento de la muestra de ensayo, especialmente para pasta fina.69.1.2Medir el desplazamiento de la mquina en condiciones dinmicas.Esto se puede realizar por medios pticos.Utilice especmenes que tienen bandas extensomtricas de resistencia elctrica de tipo lmina montados en la zona cnica para verificar que las cepas estticas y dinmicas medidores montados en la zona cnica para verificar que las cepas estticos y dinmicos son idnticos para un desplazamiento dado.A partir de la curva de carga-deflexin, trazar una curva de tensin frente a deformacin utilizando como una aproximacin de la distancia desde el punto de carga al centro de la superficie de la muestra cnico y la anchura en ese punto paraLyb, respectivamente.NOTA 3:Desde el espcimen normalmente falla en la regin cnica que est diseado para tener una deformacin de la fibra exterior muy casi uniforme, el error entre este valor de la tensin calculada y que en el punto de fallo es pequeo.

10|Procedimiento 10.1Montar las muestras de prueba en la mquina y la flexin al fracaso, es decir, la separacin en dos piezas.Determinar el nmero de muestras y los niveles de desplazamiento necesarios para una muestra dada mediante la consulta de ASTM STP 91-A.7

11|Informe 11.1Preparar informes de conformidad con la PrcticaE468.

12|PRECISIN Y DESVIACIN 12.1Precisin Flose informaron los siguientes parmetros permitir avanzar en la precisin de este mtodo de ensayo:12.1.1Caractersticas de la muestra como la orientacin de los granos con respecto a la tensin axial, tamao de grano, la tensin residual, la historia cepa anterior, dimensiones.12.1.2condiciones de prueba tales como la alineacin de la muestra, las variaciones de temperatura, las condiciones de equipo de prueba, la relacin de error en la carga a la gama de valores de carga.12,2Bias-Una declaracin de sesgo de este mtodo requiere valores estndar de referencia para uno o ms materiales sobre la base de muchas mediciones o datos de prueba round robin.8,9Tales valores de referencia estndar o datos de pruebas que no estn disponibles.13|Palabras clave 13,1fatiga por flexin;flexin de ensayo de fatiga;aleacin de cobre tira plana;aleacin de cobre de primavera;prueba de fatigaRESUMEN DE CAMBIOS Comit B05 ha identificado los principales cambios en este mtodo de prueba estndar que se han incorporado desde elB593-96 (revisin) 20091tema de la siguiente manera (Aprobado 01 de septiembre 2014):(1)El mtodo de ensayo fue revisada en varias secciones para cumplir con el texto seleccionado en la GuaB950.Notas al pie (1)Este mtodo de ensayo se encuentra bajo la jurisdiccin del Comit ASTMB05en cobre y aleaciones de cobre y es responsabilidad directa del SubcomitB05.06sobre Mtodos de Prueba.Edicin actual aprobado el 1 de septiembre de 2014. Publicado en septiembre de 2014. Originalmente aprobada en 1973. ltima edicin anterior aprobado en 2009 comoB593- 96 (2009)1.DOI: 10.1520 / B0593-96R14E01.

Generalidades Del ensayo

Ensayo de flexin

Una pieza est sometida a flexin cuando las fuerzas que actan sobre la misma tienden a producir esfuerzos normales de compresin sobre una parte de la seccin transversal y de traccin sobre la parte restante. El ensayo de flexin es menos comn que el ensayo de traccin ya que los parmetros del ensayo de traccin sirven para el clculo de una pieza solicitada a flexin.

Flexin practicaFlexin pura

El efecto flexionante en cualquier seccin se expresa como el momento flector M y se obtiene como la suma de los momentos de todas las fuerzas que actan a la izquierda de ella (o a la derecha). El esfuerzo de corte en cualquier seccin se obtiene como la suma algebraica de todas las fuerzas transversales actuantes a la izquierda de ella (o a la derecha cambiada de signo). El primer caso, en donde la pieza esta solicitada a flexin y corte simultneamente se denomina flexin prctica. En el segundo caso, el tercio medio de la pieza esta solicitado exclusivamente a un momento flector constante por lo que se denomina flexin pura. En ambos casos, para asegurar que la pieza no est sometida a esfuerzos axiales, se trata de que los apoyos no tengan rozamiento para as permitir que la pieza se deslice cuando se deforma. Esto se representa el croquis con un apoyo mvil y otro fijo.Por convencin el momento flector se considera positivo cuando la viga se flexiona hacia abajo.Distribucin de los esfuerzos en las secciones transversalesSi las cargas son aplicadas desde la parte superior de la probeta, las fibras inferiores sufren un alargamiento y las superiores un acortamiento. Esto pone de manifiesto las tensiones de traccin y compresin e induce que en algunos puntos de la seccin transversal, las tensiones son nulas. Dichos puntos determinan una recta que se supone coincidente con el eje medio de la seccin, a la que se llama eje neutro.La teora de flexin supone que cada seccin transversal plana sometida a la accin de un momento flector, permanece plana pero sufre una rotacin alrededor de su eje neutro, con respecto a sus vecinas, convergiendo todas sobre un centro de rotacin. Este hecho est comprobado experimentalmente.Si se considera un tramo de viga de longitud unitaria, una fibra genrica experimenta una deformacin y, y siguiendo la ley de Hook:

Si el material tiene igual comportamiento bajo ambos esfuerzos, las resultantes de los mismos equidistan del eje neutro. Pero en la generalidad de los casos el eje se desplaza hacia la zona ms resistente para mantener la igualdad de las resultantes de los esfuerzos internos y las de sus momentos.Dentro del perodo proporcional el diagrama de deformaciones ser lineal. Una vez pasada la proporcionalidad, como las secciones transversales se mantienen prcticamente planas, la variacin sigue siendo lineal. En cambio, el diagrama de las tensiones tiende a curvarse en los extremos, ya que las fibras entran en el perodo plstico y se pierde la proporcionalidad entre tensiones y deformaciones. Esto hace que los resultados para algunos materiales plsticos difieran un poco de los obtenidos en el ensayo de traccin. Las condiciones generales de equilibrio establecen que:1) algebraica de fuerzas longitudinales = 0 2) algebraica de fuerzas transversales = 0

3) algebraica de los momentos flectores = 0El momento de las fuerzas exteriores aplicadas a la probeta, debe ser igual al momento de las fuerzas interiores que actan en una seccin transversal.

Clculo de la resistencia a la flexinSe efecta determinando el momento que producen las fibras interiores respecto al eje neutro, en una seccin, que se opone al momento flector originado por las cargas exteriores aplicadas al material.

Si se tiene en una seccin rectangular transversal , una franja situada una distancia del eje neutro, actuar produciendo un tal que:

El momento respecto al eje neutro es:

Del diagrama de tensiones, en el periodo proporcional:

Reemplazando nos queda:

Para una seccin dada, es constante. A la integral:

Se la llama momento de inercia normal de la seccin respecto del eje neutro, y se lo designa con ya que est referido al eje x. Entonces nos queda:

Para que el sistema se encuentre en equilibrio, el momento de las fuerzas interiores tiene que ser igual al momento que produce, con respecto a la misma seccin, la carga aplicada sobre el material. Si lo llamamos ser:

A se le llama mdulo resistente .

Esta es la llamada frmula de Navier y puede aplicarse solamente en flexin pura y dentro del perodo elstico. Tambin se puede calcular en cualquier seccin el valor de la tensin en distintos puntos de ella, en funcin de sus distancias al eje neutro.

Esta expresin confirma el diagrama visto ya que para es y para es .Este clculo supone que las distintas fibras no sufren una accin recproca entre s, es decir cada fibra trabaja independientemente de las fibras adyacentes. En realidad, una fibra sometida a traccin soporta una tensin proporcional a su distancia al eje neutro mientras que la fibra situada por debajo sufre una deformacin menor por su menor distancia al eje neutro impidiendo la libre deformacin de ambas ya que estn ntimamente ligadas. Este fenmeno es mayor en una seccin cuadrada que en una seccin doble T (mayor contacto entre las fibras).

Clculo del mdulo de elasticidadLa flecha es la distancia vertical entre la posicin inicial del eje neutro, o sea cuando est descargado, y las posiciones instantneas que va tomando, en el lugar de mayor flexionamiento de la probeta.Si en el periodo elstico se determinan flechas y las cargas correspondientes a cada una de ellas (no menos de 5 determinaciones), tomando los valores promedios se podr calcular el mdulo de elasticidad. Para una viga simplemente apoyada con una carga concentrada en su seccin media es:

Para una viga simplemente apoyada con cargas concentradas actuantes a los tercios de la luz es:

El modulo elstico calculado siempre es menor que el calculado en el ensayo de traccin debido a que no se tiene en cuenta que la probeta tambin est sometida a corte.

Probetas para el ensayo de flexinLas probetas para ensayo de flexin son de seccin circular o rectangular, segn el material a ensayar. La luz entre apoyos no debe ser reducida para que los esfuerzos de corte no seas significativos, ni muy grande (en seccin rectangular) ya que la probeta puede sufrir flexin lateral (torsin). Se recomienda tomar .En cuanto a la forma de obtencin, pueden ser: Probetas fundidas con la pieza. Probetas fundidas separadamente de la pieza. En cuanto al mecanizado: Probetas sin mecanizar o en bruto. Probetas mecanizadas o trabajadas. Las probetas no deben poseer sopladuras ni rebabas que perturben el ensayo. La norma IRAM 510 (ensayo de flexin para fundiciones de hierro), designa a las probetas con letras:

Estos dimetros son valores para probetas en bruto o trabajadas, segn sea la forma de obtencin. Para obtencin de las trabajadas podrn utilizarse piezas cuyo dimetro no exceda de: A-26 mm; B-34 mm; C-56 mm. Los dimetros se medirn tomando dos direcciones ortogonales y calculando el promedio, con una precisin de 0,1mm. La carga se aplicar en forma gradual y uniforme, de modo que la rotura se produzca en un tiempo de: A. t > 15 sB. t > 30 sC. t > 45 s

Conclusiones

En esta investigacin se han aprendido que como ingenieros necesitamos conocer las propiedades tanto fsicas, qumicas y mecnicas de los materiales en este caso el cobre especficamente de su flexin, y de esta manera poder hacer un anlisis adecuado al momento de decidir que material utilizar para hacer una pieza o una herramienta, tomando en cuenta los procesos que llevara y a las situaciones que se est expuesto el material.Las propiedades mecnicas de los materiales se pueden conocer a travs de los ensayos, en este caso el ensayo de flexin para tubos de cobre.

GLOSARIO

Conductividad: es la propiedad de conducir

Ductilidad: La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metlicas o materiales asflticos, los cuales bajo la accin de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperseMaleabilidad: La maleabilidad es la propiedad de un material duro de adquirir una deformacin acuosa mediante una descompresin sin romperse. A diferencia de la ductilidad, que permite la obtencin de hilos, la maleabilidad favorece la obtencin de delgadas lminas de materialEnervamiento: Debilitar, quitar las fuerzas, Debilitar la fuerza de las razones o argumentosRugosidad: Cualidad de los cuerpos que presentan en su superficie arrugas o plieguesEntalladuras: Corte hecho en el extremo de una pieza para ensamblarla a otra

Tochos: Lingote de hierro.

Oxiacetilnica: es un tipo de soldadura autgena. Se puede efectuar como soldadura homognea o como soldadura heterognea, 1 dependiendo de si el material de aportacin es o no del mismo tipo que el de base

Plasticidad: La plasticidad es la propiedad mecnica de un material inelstico, natural, artificial, biolgico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elstico, es decir, por encima de su lmite elstico

Recocido: El recocido es un tratamiento trmico cuya finalidad es el ablandamiento, la recuperacin de la estructura o la eliminacin de tensiones internas generalmente en metales.Comprimido: Apretado, disminuido de volumen

Rgidos: Inflexible, tieso.

Ornamentales: Que no es real o prctico, sino secundario o superfluo

Quincallera: metalrgica que son los que tienen por base el hierro, el hierro colado, el acero, el cobre, el plomo, Quincallera designa un comercio que comprende un sinnmero de otros comercios pero que ms particularmente se ejerce sobre los productos variados de la industria el zinc, la hoja de lata, el aluminio.

Corrosivo: Que causa o produce desgaste progresivo de una superficie por rozamiento o por una reaccin qumica

Ignicin: La Ignicin ocurre cuando el calor que emite una reaccin llega a ser suficiente como para sostener la reaccin qumica. El paso repentino desde un gas fro hasta alcanzar un plasma se denomina tambin ignicin.

Bibliografa http://compass.astm.org/CUSTOMERS/search/search.html?query=BENDING%20OF%20COPPER&dltype=all

http://compass.astm.org/EDIT/html_annot.cgi?B820+14a

-Manual de tubos de cobre