UN ENSAYO DE IMPACTO DE CHARPY

PRÁCTICA 2

ENSAYO DE IMPACTO DE CHARPY

1. RESUMEN

Primero se conectó y encendió el equipo para posteriormente elevar el martillo a su posición. Esto se realizó presionando el botón pendulum rising, la manera de saber si el péndulo está en su posición correcta es si este comienza a emitir una luz parpadeante, indicará que está listo para usarse. Una vez obtenido el péndulo en su lugar, se procederá a colocar las probetas en su respectiva ubicación y a analizar la temperatura de estas, para así poder determinar a qué temperatura. Estas se quebrarán o romperán dependiendo de la temperatura que posean y verificar cuanta energía o fuerza se requiere para que esto suceda.

1. OBJETIVOS

1. Analizar el comportamiento de los materiales metálicos al ser sometidos a un esfuerzo de impacto.
2. Determinar la velocidad en el momento del Impacto y la altura inicial a la que es llevado el martillo seleccionado.
3. Identificar los comportamientos frágil y dúctil en la fractura de los metales, mediante observación visual.
4. Observar y reconocer las posibles diferencias que presentan los diversos materiales en cuanto a ductilidad y fragilidad (en cuanto a su tolerancia a la deformación).

1. INTRODUCCIÓN

En elementos sometidos a efectos exteriores instantáneos o variaciones bruscas de las cargas, las que pueden aparecer circunstancialmente, su falla se produce generalmente, al no aceptar deformaciones plásticas o por fragilidad, aun en aquellos metales considerados como dúctiles. En estos casos es conveniente analizar el comportamiento del material en experiencias de choque o impacto. [pic 1]

El ensayo de tracción estático nos da valores correctos de la ductilidad de un metal, no resulta preciso para determinar su grado de tenacidad o fragilidad, en condiciones variables de trabajo.

 Los ensayos de choque determinan, pues, la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para introducir la fractura de la probeta de un solo choque, el que se refiere a la unidad de área, para obtener lo que se denomina resiliencia. Este nuevo concepto, tampoco nos ofrece una propiedad definida del material, sino que constituye un índice comparativo de su plasticidad, con respecto a las obtenidas en otros ensayos realizados en idénticas condiciones, por lo que se debe tener muy en cuenta los distintos factores que inciden sobre ella. Resumiendo diremos que el objeto del ensayo de impacto es el de comprobar si una maquina o estructura fallará por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan concentración de tensiones, por cambios bruscos de sección, maquinados incorrectos, fileteados, etcétera, o bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado.

1. BASE TEÓRICA

Los ensayos dinámicos de choque se realizan generalmente en máquinas denominadas péndulos o martillo pendulares, en las que se verifica el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se deja caer desde una altura determinada, realizándose la experiencia en la mayoría de los casos, de dos maneras distintas el método Izod y el método Charpy. En ambos casos la rotura se produce por flexionamiento de la probeta, la diferencia radica en la posición de la probeta entallada, como se muestra en la figura por lo que se los denomina flexión por choque.[pic 2]

El péndulo de Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material. Son ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexión en 3 puntos. El péndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del péndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energía absorbida en el aérea debajo de la curva de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia. La velocidad que adquiere la masa al golpear la probeta queda determinada por la altura del péndulo. Tras la rotura, la masa continúa su camino hasta llegar a una cierta altura, a partir de la cual se determina la energía absorbida. Así se medirá la energía absorbida por ese golpe.

Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse. Este comportamiento es muy dependiente de la temperatura y la composición química, esto obliga a realizar el ensayo con probetas a distinta temperatura, para evaluar la existencia de una "temperatura de transición dúctil-frágil".

La energía absorbida por la probeta (en [J]), se puede medir calculando la diferencia de energía del péndulo antes y después del impacto, mediante la altura a la que llega el péndulo después de romper la probeta ecuación 1.1). El problema de este método es que resulta muy inexacto medir la altura a la que llega la masa, entonces como se sabe el ángulo inicial del péndulo (a) y la máquina registra el ángulo final (b), mediante relaciones trigonométricas se llega a relacionar la energía absorbida en función de los ángulos y el largo del brazo en la ecuación 1.2.

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