ENSAYOS DE IMPACTO

1. ENSAYO DE IMPACTO

1. OBJETIVOS:

1. Comparar e interpretar la conducta del acero del mismo material, sometidos a distintos tratamientos térmicos, frente al ensayo de impacto de Charpy.
2. Calcular y valorar la importancia de la resiliencia en un material.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO:

Los ensayos más importantes hoy día para predecir el comportamiento de un material ante la acción de cargas dinámicas por flexión son los métodos Charpy e Izod.

La prueba de impacto Charpy, también conocida como V-Notch, esta estandarizada dentro de pruebas de alta tensión, de la cual se determina la cantidad de energía absorbida por un material durante la fractura. Se aplica extensamente en la industria puesto que es fácil preparar y manejar, los resultados se puede obtener de forma rápida y económica.

Si bien los ensayos estáticos de tracción permiten conocer la capacidad de resistencia y de deformabilidad de un metal cuando se lo somete a un esfuerzo progresivo, aplicado lentamente estas propiedades pueden variar según la naturaleza de las cargas y condiciones de trabajo a la que se halla sometida. Es por ello, que en muchos casos se deben considerar los factores que inciden en la destrucción de la pieza de acuerdo al empleo práctico del mecanismo o estructura a la que pertenece. (1)

MÉTODO DE ENSAYO:

Consisten en un péndulo con una determinada masa pendular, que sube hasta una cierta altura y, por lo tanto, con una energía potencial determinada Ep1, y se deja caer rompiendo por flexión una probeta, subiendo después de haber perdido energía (la consumida en la deformación y rotura de la probeta) hasta una menor altura con una energía potencial Ep2. La diferencia de energía potencial nos dará la energía consumida y al dividirla por el valor de la sección transversal de la probeta, el valor de resiliencia.

[pic 2][pic 3][pic 4]

Fig. 01 Máquina de Ensayo de Impacto y su representación gráfica.

Los ensayos de choque determinan la fragilidad o capacidad de un metal de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para producir la fractura de la probeta de un solo impacto. Otra aplicación del ensayo dinámico de choque es la de comprobar los distintos grados de revenido que puede alcanzarse en los aceros, como también verificar el correcto recocido o forjado de los mismos, lo que muchas veces no es posible deducir de ensayos estáticos, pues dan valores similares para aquellos mal tratados, en estos casos el tratamiento defectuoso se pone de manifiesto en las pruebas de impacto sobre probetas entalladas, al obtener valores muy inferiores de su resiliencia. (2)

PROBETA DE ENSAYO:

La probeta para este tipo de ensayo se encuentra establecida en la norma ASTM E23-5, que hace referencia a una barra de unos 55mm de largo y de sección cuadrada de 10mm de lado, el cual se apoyará horizontalmente por sus extremos sobre la mandíbula de la máquina de impacto. Los demás detalles de la probeta y el tipo de entalle se encuentran descritos en la Fig.02. [pic 5]

La ranura tiene el objeto de que la probeta se rompa en un solo impacto. Además la ranura garantiza el rompimiento de la probeta por una sección controlada. Las muescas serán bien lisas, pero su pulido se ha demostrado que puede ser innecesario. Sin la entalladura, la probeta simplemente se doblaría sin poderse apreciar la energía necesaria para la rotura. (3)[pic 6]

Por otra parte la fractura comienza por los sitios donde la concentración de tenciones es mayor.

SUPERFICIE DE ROTURA

Las fracturas por flexión por choque se originan por acción de las tenciones normales máximas en el plano de la entalla, variando desde la completamente frágil cristalina brillante u opaca, hasta la completamente dúctil por deslizamiento o fibrosa.

[pic 7][pic 8]

[pic 9]

1. EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y MATERIALES:

Tabla 01. Características de equipos, herramientas y materiales usados en el laboratorio.

1. PROCEDIMIENTOS:

• La primera etapa aconteció en el laboratorio anterior, donde se realizó el mecanizado de las probetas AISI 1020 respetando las dimensiones y tolerancias especificadas en la norma ASTM E23-05 punto 7. La probeta elegida a mecanizar fue del tipo A.[pic 10]
• La segunda etapa del ensayo consistió en realzar el tratamiento térmico a las probetas a temperatura recomendada logrando asegurar la austenización de las probetas a ensayar.[pic 11]
• A partir de aquí abarcaremos, la última etapa del ensayo de impacto:

• Elevar el péndulo y colocar en el gatillo de la máquina.
• Medir el área transversal a fracturar de la probeta, y registrar el dato en la Tabla 02 de Resultados.
• Dejar que el péndulo realice unos cuantos vaivenes (3) y luego detener. La energía gastada en este proceso quedará registrada en la Tabla 02 de los Resultados.
• Instalar la probeta en los apoyos, engatillar y soltar el péndulo, produciéndose la rotura de la probeta, registrar la energía aplicada del ensayo en la Tabla 02 de los Resultados.
• Realizar el mismo proceso para las demás probetas. (4)

[pic 12]

PRECAUCIONES: Realice siempre el ensayo bajo la supervisión del profesor. Use en todo momento los lentes de seguridad para realizar el ensayo.

Recuerde: Al momento de la rotura de las probetas, pueden saltar fragmentos que le puede causar daño.

1. RESULTADOS:

Tabla 02. Datos obtenidos de probetas de acero AISI 1020 sometidas a impacto.

...