ENSAYO DINÁMICO A FLEXIÓN DE PROBETAS RANURADAS.

Los ensayos dinámicos son realizados para valorar la capacidad de resistencia de los materiales metálicos a las cargas de impacto (tenacidad) y determinar su tendencia a la destrucción frágil. Entre los ensayos de esta índole los más conocidos y estandarizados son los de impacto a flexión con muestras ranuradas. La velocidad de deformación en el caso de los ensayos dinámicos supera en varios órdenes a la velocidad de deformación en los ensayos estáticos.

OBJETIVO DEL ENSAYO. Familiarizarse con los criterios de valoración de la resistencia de los materiales a las cargas de impacto; comparación de la conducta de un mismo material, sometido a distintos tratamientos térmicos, frente al ensayo de impacto de Charpy.

CONSIDERACIONES GENERALES.

Los impactos de ensayo a flexión son realizados con la ayuda del péndulo de Charpy, con una energía que sobrepasa los 30 kgfcm. El esquema de ensayo se muestra en la figura.

Esquema de trabajo del péndulo de Charpy

La muestra se coloca hori¬zontalmente en un patrón especial que garantiza es¬trictamente la posición de la incisión (ranura, entalla) en la parte media del vano entre los apoyos. El impacto es apli¬cado desde el lado opuesto a la incisión, en el plano perpendicular al eje longitudinal de la muestra. El péndulo se fija en la posición superior inicial a la altura h de 1,6 m, lo que corresponde a una velocidad del cuchillo del péndulo, en el momento del impacto de 5,6 m/s. Luego la uña de fijación se retira, el péndulo cae libremente por efecto de su propia gravedad aplicando un impacto a la muestra, que la encorva y destruye elevándose en relación al eje vertical del péndulo Charpy en un ángulo . Este ángulo es tanto menor, cuanto mayor es la energía aplicada en el proceso por el péndulo para la deformación y destrucción de la muestra.

Por medio de la escala, se mide el ángulo de elevación del péndulo y directamente se lee la energía consumida en el proceso (la escala del indicador esta graduada en kilopondios por metro kpm). Las relaciones energéticas usadas se muestran aquí.

Una parte de la energía del impacto es empleada en la sacudida del péndulo y del bastidor, para vencer la resistencia del aire, en el roce de los cojinetes y del dispositivo de medición, en la deformación de la muestra cerca de los apoyos y bajo el cuchillo, en la transmisión de energía a las fracciones de la muestra y en la deformación elástica de la barra del péndulo.

La influencia de estos factores, que hacen variar las mediciones hasta en un 30% de un péndulo a otro pueden ser minimizadas restando la influencia de los factores cuantificables o medibles. En otras palabras, se aconseja restar de la energía mostrada por el indicador Ei la energía imprimida a las fracciones de probeta en forma de energía cinética Ek (este dato puede calculado aproximadamente), y la energía disipada por fricciones Ef (ésta puede ser medida experimentalmente). De esta manera, la energía aproximada, usada sólo para la destrucción de la probeta Er , será:

Ef , energía disipada por fricciones, debe ser medida antes de cada ensayo, para esto se deja caer libremente el péndulo, sin instalar probeta en los apoyos, y se anota la energía mostrada por el indicador.

Ek , energía cinética necesaria para el desplazamiento de las fracciones de probeta luego de la rotura, puede ser calculada:

donde m es la masa de la probeta y v es la velocidad de las fracciones, que se asume igual al velocidad del péndulo en el momento del impacto (v =5,6 m/s).

El estándar ASTM E23-72 define el ensayo de barras ranuradas al impacto como un ensayo por el cual se observa el comportamiento del metal cuando está sujeto a la aplicación de una carga única que genera un estado de esfuerzos multiaxial asociado a la ranura, en conjunto

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