Ensayo De Impacto Charpy

OBJETIVOS:

 Analizar el comportamiento de la probeta metálica al ser sometido a un esfuerzo de impacto.

 Identificar el comportamiento frágil y dúctil en la fractura de la probeta, mediante observación visual.

 Observar y reconocer las posibles diferencias que presentan las diversas probetas ensayadas en cuanto a ductilidad y fragilidad.

MARCO TEÓRICO:

El Ensayo de impacto o resiliencia mide la capacidad de un material para absorber la aplicación súbita de una carga sin romperse. El ensayo Charpy es muy común.

En muchas operaciones de manufactura, así como durante la vida útil de los componentes, los materiales se someten a IMPACTO o CARGA DINÁMICA, por ejemplo en operaciones de forjado.

Cuando se somete un material a un golpe súbito e intenso, en el cual la velocidad de aplicación del esfuerzo es extremadamente grande, el material puede tener un comportamiento más frágil comparado con el que se observa en el ensayo de tensión. El ensayo de impacto a menudo se utiliza para evaluar la fragilidad de un material bajo estas condiciones.

Una prueba de impacto típica consiste en colocar un espécimen (probeta) con una muesca en una máquina de impacto y romperlo con un péndulo oscilante.

En el ensayo Charpy, el espécimen se soporta en ambos extremos. La energía disipada al romper el espécimen se puede obtener a partir de la cantidad de oscilación del péndulo; esta energía es la tenacidad al impacto del material.

La prueba de impacto es útil particularmente para determinar la temperatura de transición dúctil-frágil de los materiales. En general, los materiales con una alta resistencia al impacto también tienen resistencia y ductilidad alta, y por lo tanto alta tenacidad.

PÉNDULO DE CHARPY

El nombre de este ensayo se debe a su creador, el francés Augustin Georges Albert Charpy (1865-1945). A través del mismo se puede conocer el comportamiento que tienen los materiales al impacto, y consiste en golpear mediante una masa una probeta que se sitúa en el soporte S . La masa M, la cual se encuentra acoplada al extremo del péndulo de longitud L, se deja caer desde una altura H, mediante la cual se controla la velocidad de aplicación de la carga en el momento del impacto. La energía absorbida Ea por la probeta, para producir su fractura, se determina a través de la diferencia de energía potencial del péndulo antes y después del impacto.

PROPIEDADES OBTENIDAS A PARTIR DEL ENSAYO DE IMPACTO

1) Temperatura de transición

Una variable muy importante que se debe tener en cuenta a la hora de realizar un ensayo de impacto es la temperatura a la que se encuentra sometido el material y que puede afectar los resultados de manera significativa.

La temperatura de transición es la temperatura a la cual el material cambia de un comportamiento dúctil a un comportamiento frágil. Esta temperatura puede definirse como la energía promedio entre las regiones dúctil y frágil, a una energía absorbida específica. Sirve como referencia en la selección de materiales, pues asegura que la temperatura más baja a la que el material estará expuesto esté muy por encima de la temperatura de transición de dúctil a frágil o TTDF.

2) Sensibilidad a las muescas

Las muescas causadas por un maquinado, fabricación o diseño defectuoso son concentradoras de esfuerzos y reducen la tenacidad de los materiales. La sensibilidad a las muescas de un material puede evaluarse comparando las energías absorbidas por probetas con y sin muescas. Las energías absorbidas son mucho menores en probetas con muesca si dicho material es sensible a éstas.

Análisis de esfuerzos con elementos finitos. Se muestra la concentración de esfuerzos alrededor de la entalladura y la posible propagación de la deformación.

NORMAS TÉCNICAS

Las pruebas de impacto Charpy se realizan según normas internacionales en las cuales se detallan las dimensiones de las probetas empleadas en este tipo de ensayo, así como la forma de reportar los resultados de los mismos.

Las Normas son las siguientes:

* NORMA NTC 20-2 Establece el método de ensayo de impacto Charpy para determinar la resistencia del acero al impacto.

* NORMA ASTM E -23 Ensayos de Impacto tipo Charpy

* NORMA NTC 19. Materiales metálicos. Ensayos de impacto Charpy (entalla en V).

* NORMA ISO 179 (ASTM D5942-96)

* NORMA ASTM D 256 (nueva norma D 6110)

* INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARIZATION. Steel – Charpy impact Test (V Notch) ISO 148

* ISO/R 442 Verification of Pendulum Impact Testing Machines for Testing Steels.

* Norma Técnica Colombiana (NTC 20-1 equivalente a la ISO 148) para ACEROS.

TIPOS DE ROTURA

• Rotura Completa: Rotura en la cual la probeta se separa en dos o más piezas.

• Rotura Bisagra: Rotura incompleta de forma que las dos partes de la probeta están unidas solamente por una fina lámina periférica en forma de una bisagra sin rigidez residual.

...