ENSAYO DE IMPACTO – PENDULO DE CHARPYI. - II. OBJETIVOS Analizar y reconocer la importancia de la prueba de impacto para determinar algunas características de los materiales (acero, aluminio, bronce). Conocer los diferentes métodos de medición para determinar el comportamiento de los materiales (piezas o partes de maquinas) que están sometidas a cargas fluctuantes en el tiempo o cargas de impacto. INTRODUCCION En el siguiente informe, se expondrán los resultados obtenidos luego de la realización “Ensayo de Charpy ”. Este laboratorio tiene por objetivo observar la tenacidad y dureza del distintos materiales (acero, aluminio, acero). Para ello se realizará un ensayo de Charpy a cinco probetas para medir la dureza y tenacidad a una temperatura ambiente. El ensayo consiste en romper de un solo golpe, con una masa-pendulo, una probeta entallada en su punto medio y apoyada en sus dos extremos. Se determina la energía absorbida. Esta energía caracteriza la resistencia al choque de los materiales. Los ensayos de choque determinan 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 reisliencia. III. FUNDAMENTO TEORICO El ensayo de Charpy consiste en la ruptura de una probeta entallada mediante la aplicación de un impacto con un martillo. En este ensayo se mide la energía absorbida por el material al deformarse y romperse. El ensayo de Charpy, es un dispositivo a modo de péndulo (figura 1) ideado por Georges Charpy, diseñado para determinar la energía de impacto o tenacidad de un material. Para ello, se realiza un ensayo de impacto, donde una masa (martillo) golpea una probeta entallada (figura 2). Para poder calcular la energía absorbida por la probeta (en Joules) luego del impacto, se calcula mediante la diferencia de energía del péndulo antes y después de este. 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 y la máquina registra el ángulo final, mediante relaciones trigonométricas se llega a relacionar la energía absorbida en función de los ángulos y el largo del brazo. es que se puede determinar la temperatura de transición frágil-dúctil. Para materiales puros. Por ejemplo los aceros al introducir átomo de carbono intersticialmente (átomos de C son muy pequeños y ocupan intersticios) se produce un endurecimiento lo que hace al material menos tenaz. Esto se consigue realizando el ensayo en iguales condiciones normalizadas. Una de las influencias más importantes es la estructura cristalina (metales) del material. Además existen varias influencias micro-estructurales sobre la transición dúctil-frágil. pero a distintas temperaturas. Lo que se hace es calentar o enfriar la probeta antes de realizar el ensayo (la distribución de temperaturas debe ser homogénea en toda la probeta). la transición dúctil-frágil ocurre a una temperatura determinada.Figura 1: Ensayo de Charpy Figura 2: Probeta entallada Un punto importante de este tipo de ensayos. pero para el resto de los materiales con distintas composiciones la transición ocurre en un rango amplio de temperaturas. Figura N° 3 Curvas de transición frágil-dúctil para aceros en función de su porcentaje en peso de carbono. . Cuanto más carbono se agrega hacemos más favorable la fractura frágil. Se obtienen una serie de curvas características de cada material como las que se muestran en la Figura 3. Se realiza el cálculo de la energía invertida en la rotura de la probeta. una probeta entallada en su punto medio y apoyada en sus dos extremos. 1 de aluminio y 1 de bronce) . MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR El material utilizado en el presente laboratorio es: . c) Se calcula la energía cinética. La energía gastada en este proceso se anota.5 11 aluminio Probeta 5 160 124 6 bronce acero A continuación calcularemos “ H ” y “ h ” para cada probeta.IV. se engatilla y suelta el péndulo.80 m . con una masa-pendulo. para ser liberado luego.4 acero Probeta 4 160 103. Luego de detenido se anota la energía aplicada en el proceso. d) Se repiten los pasos b) y c) para las otras probetas. produciéndose la rotura de la probeta.Pendulo de Charpy El ensayo consiste en romper de un solo golpe. L =Longitud del brazo = 0. ANGULO INICIAL(º) ANGULO FINAL(º) MATERIAL 61 ENERGIA ABSORBID A (Kilopondio s) 22 Probeta 1 160 Probeta 2 160 81 17 acero Probeta 3 160 78 17. V. RESULTADOS Los resultados del laboratorio se dan a continuación a una temperatura ambiente. aplicada a las fracciones de probeta.5 probetas ( 3 de acero. VI. PROCEDIMIENTO a) Sin instalar probeta alguna se eleva el péndulo y se engatilla. b) Se instala la probeta en los apoyos. Se deja que el péndulo realice unos cuantos vaivenes y se detiene. 987 166.17 0.675 258.10 0.552 0.166 .552 0.28 0.270 Probeta 4 160 103.m =masa del martillo= 30 kgf α =Angulo inicial β = Angulo final H = Altura inicial : H=L−L cosα h h=L−L cosβ = Altura final : E = Energia absorbida : ρ = Resiliencia ρ= E=mg ( H−h ) E=mgL(cosβ−cosα ) E A Donde A=100 mm2 α (º) β (º) H (m) h (m) E (J) ρ (J/mm 2 335.552 0.16 ) 0.258 Probeta 3 160 78 1.552 0.634 270.5 1.412 Probeta 2 160 81 1.335 Probeta 1 160 61 1. 552 1. La energía absorbida por las probetas de acero son mayores con respecto a las del aluminio y esta es mayor a la del bronce. Aprendimos a utilizar la maquina (péndulo de charpy) y a preparar las probetas con las medidas normalizadas. 4. entonces pudimos comprobar que la probeta del bronce es mas frágil que la del aluminio y esta es mas frágil que la del acero.247 89. es la temperatura a la que se encuentra sometido el material y que puede afectar los resultados de manera significativa. ¿Qué es la resiliencia? La resiliencia es la energía que necesita un material para deformarse elásticamente. 2. CUESTIONARIO 1.Probeta 5 VII. la tenacidad es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura. por acumulación de dislocaciones. energía absorbida.76 0. está directamente relacionada con la resistencia y ductilidad.090 CONCLUSIONES Al tomar nota de las diferentes pruebas realizadas a las probetas nos damos cuenta de la resistencia del material al impacto. ductilidad. VIII. ¿Cómo influye la temperatura de transición? La temperatura de transición es una variable muy importante que se debe tener en cuenta a la hora de realizar el ensayo de impacto. Las entallas en las probetas sirven principalmente para ubicar la rotura ya que la zona de deformaciones se ubican cercanas a ellas. - 160 124 1. Todas las probetas tienen . Esta capacidad esta íntimamente ligada a la temperatura a la cual se encuentren estos metales . 5. ductibilidad. dureza. ¿Por qué se realiza la entalla en la probeta? ¿existe probetas sin entalla? Indique formas de entalla. resiliencia. ¿Qué propiedades se determinan con este ensayo? Con el ensayo de charpy se pueden determinar distintas propiedades de los materiales como son : tenacidad. ¿Qué es la tenacidad? En ciencia de materiales. 3. es una propiedad de los metales que se relaciona con su capacidad de absorber energía. Por el contrario en el ensayo Izod la probeta se sujeta por un extremo y el martillo golpea en el otro. ¿Cuáles son las normas para los ensayos de impacto? Hay dos métodos de ensayo: el Impacto Charpy. definido en las normas UNE 53193 y ASTM D 256. Los resultados de ambos ensayos no son comparables debido a las diferencias en cuanto a la geometría de las probetas y de las entallas. En general. Sin embargo. y el Impacto Izod. por lo que son ampliamente utilizados como ensayos de control de calidad.una entalla que es una muesca. En el impacto Charpy los extremos de las muestras descansan horizontalmente sobre apoyos y el martillo impacta en el punto central. los plásticos son muy sensibles a los esfuerzos súbitos de un impacto y especialmente si las probetas tienen una entalla. permiten diferenciar entre plásticos a tenor de su diferente sensibilidad al impacto con o sin entalla. la cual se ubica en el extremo de las mordazas. ASTM D 256. descrito por las normas UNE 53021. entre los dos apoyos. DIN 53453. Las formas de entalla pueden ser del tipo: Muesca en v tipo charpy Muesca ojo de cerradura tipo charpy Viga voladiza tipo izod 6. . Los valores de resiliencia (J / mm²) obtenidos en ensayos de impacto no son utilizables para el cálculo o diseño de piezas.