Prueva De Impacto

INTRODUCCION

El modo de falla de ensayo de tracción no permite extrapolar los resultados a otras situaciones diferentes para predecir el comportamiento de la fractura, por ejemplo, en algunos materiales normalmente dúctiles se fracturaban frágilmente sin apenas tener deformación plástica. El tipo de falla está condicionado por las condiciones del entorno del material.

Para ensayar los materiales en las peores condiciones posibles con respecto a la fractura se crearon los ensayos de impacto. Estas condiciones son:

Deformación a temperaturas relativamente bajas.

Velocidad de deformación elevada.

Estado traxial de tensión (mediante la presencia de entalla mecánica).

Una carga por impacto se define como el efecto dinámico que actúa sobre una estructura, móvil o estática, tiene una carga aplicada de corta duración debido a su movimiento. También llamada carga móvil, carga de choque, repentina o de impulso.

Las pruebas de impacto se utilizan para conocer cuanta energía puede absorber un material al que se le aplica una carga de impacto, es decir, es impactado.

Esta prueba consiste en que cuando un cuerpo a velocidad determinada golpea, se produce una transferencia de energía, esta a su vez, produce un trabajo en las partes que recibió el golpe. Además toma en cuenta la transferencia, absorción y disipación de la energía.

Las pruebas de impacto se efectúan cobre una probeta de determinado material, en la cual se aplicara la carga de choque hasta su fractura.

Para lograr que se fracturen las probetas se recomienda que se ranuren en las siguientes formas:

Con entalladuras en forma de “V”, que se usan para probetas de materiales fibrosos y algunos materiales frágiles.

La entalladura en forma de “U”, se usa en materiales considerados de dureza medio o mayor.

La entalladura en forma de ojo de cerradura se efectúan en materiales sintéticos como plásticos, acrílicos, (materiales polímeros).

Cuando se Realizan ensayos de impacto con aceros de alto o mediano carbono se pueden usar probetas sin ranuras debido a que son aceros frágiles.

Entalladura en forma de V

Entalladura en forma de U

Entalladura en forma de ojo de cerradura

Los métodos más comúnmente usados para la prueba de impacto son el ensayo Charpy y el ensayo Izod, en ambas se emplean el péndulo que genera la carga de impacto y las probetas ranuradas.

Ensayo Charpy

El nombre de este ensayo se debe a su creador Albert Charpy, este ensayo consiste en el péndulo de Charpy, que es dejado caer des de una altura donde la energía potencial es máxima. La probeta se coloca horizontalmente en un patrón especial que garantiza la posición de la incisión (ranura, entalla) en la parte media entre los apoyos. El impacto se aplica desde el lado opuesto de la incisión, en el plano perpendicular al eje longitudinal de la muestra.

El péndulo se fija a la posición superior inicial a una altura “h” (mínimo 1.6m), lo que corresponde a una velocidad de cuchillo del péndulo, en el momento del impacto donde la energía cinética es máxima y la potencial es igual a cero (con una velocidad aproximada de 5.6m/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 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, es decir, a partir del angulo final que describa el péndulo se determinara la energía absorbida por la probeta para su rotura.

Por medio de una escala se mide el ángulo de elevación del péndulo y directamente se lee la energía consumida por el proceso (la escala del indicador esta graduada en kilopondios por metro: kp×m).

Una parte de la energía del impacto se emplea en otros factores tales como, la sacudida del péndulo y del bastidor, para vender la resistencia del aire, en el roce de los cojinetes y los dispositivos de medición, en la deformación de la muestra cerca de los apoyos, 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 debe aplicar la siguiente ecuación:

E_r=E_i-E_f-E_k

Dónde: E_i es la energía mostrada por el indicador; E_f es la energía disipada por fricción y E_k es la energía imprimida en las fracciones de probeta en forma de energía cinética. De esta manera la energía aproximada, usada solo para la destrucción de la probeta será E_r.

E_f : Energía disipada por fricción, debe de 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.

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

E_k=1/2 mv^2

Donde m es la masa de la probeta y v es la velocidad de las fracciones, que se asume igual a la velocidad del péndulo en el momento del impacto (v=5.6 m/s).

Procedimiento

Para realizar el ensayo en barras ranuradas se procede de la siguiente forma:

Se pesan las probetas.

Luego sin instalar la probeta se eleva el péndulo y se engatilla, para ser liberado luego. Se deja que el péndulo realice unos cuantos vaivenes (3) y se detiene. La energía gastada en el proceso se anota.

Se instala la probeta en los apoyos, en engatilla y se suelta el péndulo, produciéndose la rotura en la probeta. Luego de detenido se anota la energía gastada en el proceso.

Se calcula la energía cinética, aplicada a las fracciones de probeta. Se realiza el cálculo de la energía invertida en la roturo de la probeta.

Se repiten los pasos 3 y 4 para las otras probetas.

Probetas

Se debe medir cuidadosamente las probetas con instrumentos de medición convencionales y concluir que tipo ranurado según la ASTM se usaran según sea el caso.

Dicha ranura tiene el objeto de que la probeta en un solo impacto. Además la ranura garantiza el rompimiento de la probeta por una sección controlada. En este tipo de probetas

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