Prueba De Impacto Charpy

INTRODUCCIÓN

En la actualidad es un hecho conocido que el acero dúctil puede tener un comportamiento frágil bajo ciertas condiciones. Por ejemplo, durante la Segunda Guerra Mundial se puso gran atención a la fractura frágil de barcos construidos a base de soldadura, algunos de estos barcos se partieron completamente en dos partes, mientras que otros solo mostraban fracturas en algunas regiones. La mayoría de las fallas ocurrieron durante los meses de invierno; sin embargo, cabe mencionar que las fallas por fractura frágil se presentan en tanques, recipientes a presión, tuberías, puentes, etc.

Son tres los factores básicos que contribuyen a la fractura frágil por clivaje :

Un estado de esfuerzos triaxial.

Baja temperatura.

Una velocidad de deformación alta o una alta velocidad de aplicación de la carga.

No es necesario que estén presentes estos tres factores a la vez para que se produzca una fractura frágil. Por ejemplo, un estado de esfuerzos triaxial, como el que se encuentra en una entalladura y baja temperatura son los responsables de la mayoría de las fallas en servicios por fractura frágil. No obstante, debido a que estos efectos se acentúan a una alta velocidad de aplicación de carga, se hace uso de las pruebas de impacto para determinar la susceptibilidad de los metales a la fractura frágil.

Los aceros poseen propiedades idénticas cuando se someten a ensayos de tensión o torsión, los cuales involucran velocidades bajas de deformación, pueden mostrar grandes diferencias en su tendencia a la fractura frágil cuando son sometidos a pruebas de impacto con probetas entalladas.

Objetivos:

Conocer y aprender el proceso de realizar la prueba de impacto Charpy, para caracterizar y seleccionar materiales de ingeniería.

Determinar la energía que absorbe un metal antes de romperse mediante un golpe (medida de la tenacidad).

Evaluar la influencia de la temperatura en la tenacidad en algunos materiales metálicos.

MARCO TEÓRICO

Este ensayo permite conocer cuál podría ser el comportamiento de los materiales cuando están sometidos a condiciones extremas de servicio; básicamente, la máquina para realizar la prueba consiste en un péndulo de oscilación libre, colocado en un cojinete, un marco rígido y una prensa de tornillo o yunque para sostener la probeta. La energía del impacto se hace variar cambiando la masa del péndulo, modificando la altura de la caída o mediante ambos procedimientos. La energía que absorbe la probeta es la diferencia entre la energía que queda después del impacto y la de entrada en el momento de producirse el impacto. Puesto que las vibraciones pueden absorber energía, el péndulo y el sujetador de la probeta se diseñan de tal forma, que el péndulo golpee a la probeta en su centro de percusión.

El marco y el yunque deben ser también muy rígidos para evitar que absorban energía por deformación. Las pérdidas por fricción no pueden eliminarse totalmente, pero se pueden determinar y hacer las correcciones necesarias cuando el caso lo requiera. Después que la muestra se rompe, el péndulo impulsa a una aguja indicadora de poco peso a lo largo de una escala calibrada para indicar la lectura en pies-libras u otras unidades equivalentes de energía absorbida por la muestra.

La magnitud del trabajo de deformación y destrucción se determina por la diferencia de la energía potencial del péndulo en el momento inicial, después de la elevación del ángulo alfa y al final del ensayo, después del despegue del ángulo beta. Como se observa en la ecuación 1.

∆E=P(H-h) (1)

Donde:

P = Peso del péndulo

H = altura de elevación del péndulo

h = altura de despegue del péndulo

L = longitud del péndulo

h = L (1 - COS β)

H = L (1 - COS α)

Y por lo tanto:

E=PL(Cosβ-Cosα) (2)

La ecuación 2 permite calcular el trabajo Ah por los ángulos medidos α y β.

Existen dos tipos de máquinas para medir la tenacidad la Charpy y la Izood, dependiendo de la posición de la probeta, ya sea horizontal como en la

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