Materiales Ensayo de impacto

Ensayo de impacto

Cuando un objeto es expuesto a un golpe de forma rápida y fuerte, presenta una deformación casi instantánea, comportándose de una manera frágil mucho más fácil. Se ve que, en el proceso de estiramiento y soplado, la cadena enredada de polímeros genera una deformación en su longitud de manera lenta, tardando tiempo en desenredarse y generando deformaciones plásticas, que a diferencia de una prueba de impacto no le da el tiempo suficiente a sus cadenas de desenredarse y volviéndose frágil provocando rompimiento.

Las pruebas de impacto se usan para mostrar la fragilidad de un material (1), eso quiere decir que las deformaciones generadas por impacto son mayores a las de una prueba de tensión. Esta prueba consiste en dejar caer un objeto como un péndulo con un Angulo de 90º positivo y negativo, golpeando una barra en forma de paralelepípedo, puesta en los soportes de la máquina, tal que la velocidad del péndulo cuando golpea la barra sea de 4.11 m/s, cumpliendo los intervalos de velocidad de 3m/s a 6m/s.

La probeta tiene una muesca, (corte hecho en una superficie, que sirve normalmente como señal (2)), para facilitar el inicio de fisura. El péndulo después de haber golpeado la barra continua y alcanza una altura que depende de la energía que absorbió el material durante el impacto; aquellos materiales que son más dúctiles logran doblarse sin romperse, es decir que generan una deformación plástica, mientras que los materiales poco dúctiles se rompen por su fragilidad. Todo este proceso depende de la temperatura y de la composición química del material. Provocando el uso de diferentes temperaturas con diferentes materiales, para así encontrar que materiales son alotrópicos o polimórficos según la temperatura que se les aplique y en que estructuras se puedan convertir, (temperatura de transición dúctil-frágil).

Todo este proceso se puede observar en la figura 1: donde se observa el péndulo y la bara

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Figura 1: ensayo de impacto

Temperatura de transición de dúctil a frágil

Esta temperatura es a la cual algunos materiales empiezan a cambiar, siendo muy frágiles cuando la temperatura es baja, y dúctiles cuando la temperatura aumenta (3), esto también depende de su velocidad de deformación. Esto quiere decir que cuando a un material se le somete a un impacto este debe tener una temperatura menor que la del entorno.

Esta temperatura nos ayuda en la selección del material que se vaya a escoger, con el fin de que la temperatura a la que el material está sometido está más arriba de la temperatura de transición de frágil a dúctil. Este proceso se puede observar en la figura 2:

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Figura 2: grafica de la energía de impacto VS temperatura

Sensibilidad a la muesca

Las muescas se encuentran y pueden ser causadas por defectos de fabricación o de manera intencional. Tienden a concentrar esfuerzos y reducen la energía de deformación total del material, que absorbe (tenacidad (4)), la sensibilidad del entalle es de vital importancia en el efecto de las fuerzas aplicadas en el material, sobre sus propiedades, tales como la tenacidad y la vida de fatiga (es el fallo generado por cargas repetitivas, donde está la iniciación y la propagación de una o más grietas hasta la fractura del material (5)). Entonces se entiende que la energía que absorbe las barras con muescas es mucho menor. En la siguiente figura se muestra la diferencia entre dos probetas. Figura 3:

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