Ensayo De Impacto Charpy

INTRODUCCIÓN

Resumiendo, diremos que el objeto del ensayo de choque es el de comprobar si una máquina 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, bajas temperaturas, o bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado.

Si bien los ensayos estáticos de tracción permiten conocer la capacidad de resistencia y 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 que se halle sometido. Es por ello, que en muchos casos deben considerarse los factores que inciden en la destrucción de la pieza de acuerdo al empleo práctico del mecanismo o estructura a la que pertenece; ya veremos, por ejemplo, que si el metal soporta tensiones dinámicas sucesivas (fatiga) o estáticas a elevadas temperaturas (creep), la fractura se origina al disminuir su resistencia, en cambio en elementos sometidos a efectos exteriores instantáneos o variaciones bruscas de las cargas, su falla se produce generalmente al no aceptar deformaciones plásticas o por fragilidad, aún en aquellos metales considerados como dúctiles.

En estos casos, es conveniente analizar el comportamiento del material en experiencias de choque o impacto.

Siendo las solicitaciones de choque o impacto de aplicación prácticamente instantánea, las ondas de tensión generadas pueden no propagarse, provocando la rotura por deformaciones localizadas. Por lo expuesto, las propiedades mecánicas de los materiales sometidos a efectos dinámicos de choque se ven sensiblemente modificadas, aunque los mecanismos de deformación plástica presumiblemente no varían con el modo de aplicación de la carga.

Es por lo mismo que al calcular la Capacidad de Trabajo de Deformación, partiendo de un diagrama de tracción, aclaramos que su magnitud sólo es una medida comparativa y aproximada de la tenacidad y módulo de resiliencia del metal.

Los ensayos de choque determinan, pues, la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para producir la fractura de la probeta de un solo impacto.

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, dado que no admite otra condición de comparación o semejanza. Por lo tanto, deben tenerse muy en cuenta los distintos factores que producen el efecto fragilizante.

INFORME DE ENSAYO DE IMPACTO CHARPY

1. OBJETIVOS

• El principal objetivo del ensayo es evaluar la resistencia del material frente a impactos.

• Se empezó a hacer este ensayo porque se observó que materiales que aguantaban bien en el laboratorio, no lo hacían luego en el uso real. Esto es porque en servicio, los materiales no están sometidos solo a un tipo de carga, sino a varias simultáneas. Las cargas hacen que dentro del material aparezcan tensiones.

• También sirve para poner de manifiesto la sensibilidad de los metales a las entallas. En el choque, en las proximidades de la entalla se obtiene una concentración máxima de tensiones, que originan triaxialidad. La entalla en la probeta supone, pues, una mayor exigencia al material, siendo indispensable allí donde además de la tenacidad, se requiere una elevada resistencia a la rotura frágil.

2. MARCO TEÓRICO

2.1 Flexion por choque sobre barras simplemente apoyadas (metodo charpy)

Con la finalidad de que el material esté actuando en las más severas condiciones, el método Charpy utiliza probetas entalladas (estado triaxial de tensiones) y velocidades de deformación de 4,5 a 7 m/s, siendo el entorno recomendado por las normas el de 5 a 5,5 m/s.

Las probetas se colocan, como se muestra en la figura anterior, simplemente apoyadas sobre la mesa de la máquina y en forma tal que la entalladura se encuentra del lado opuesto al que va a recibir el impacto. En la misma figura se puede observar la correcta posición del material como así también la forma y dimensiones de los apoyos y de la pena del martillo pendular.

Probeta de ensayo charpy a utilizar

En el Charpy la probeta es de sección transversal cuadrada, de dimensiones 55x10x10 mm. Tiene una entalla en forma de V en una de sus caras, de 2 mm. de profundidad con 0,25 mm. de radio; el espesor de material para rotura es de 8 mm. entonces. Dicha probeta (de tipo A) se puede observar en la siguiente figura.

Las probetas indicadas en la figura anterior son usadas preferentemente para el ensayo de metales ferrosos.

2.2 Energia de impacto

Los ensayos dinámicos de choque se realizan generalmente en máquinas denominadas péndulos o martillos 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 según que la probeta rompa por flexionamiento (flexión por choque) o que su rotura se alcance por deformación longitudinal (tracción por choque). Los valores obtenidos en este ensayo son únicamente comparables, en materiales con propiedades similares ya sean siempre dúctiles o frágiles, cuando se realizan sobre el mismo tipo de probeta y en idénticas condiciones de ensayo.

Energia de impacto absorbida o de ruptura

El principio de funcionamiento de las máquinas utilizadas es el que ilustra esquemáticamente, en donde una masa o peso asegurada a una barra que puede girar libremente sobre un eje 0, es elevada a una altura , desde su posición vertical de reposo, la que también es posible indicar por el ángulo .

Si en estas condiciones se la deja caer y en el punto P, ubicado sobre la vertical del desplazamiento del péndulo, se coloca una barra de un material determinado, la masa al chocar con ella producirá su rotura, si la energía

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