Ensayo De Impacto

El comportamiento de materiales bajo carga dinámica puede diferir en ocasiones de su comportamiento bajo cargas estáticas y debido a que existen maquinas y estructuras que trabajan bajo impacto es necesario determinar hasta qué punto pueden operar sin incurrir en fractura súbita. A medida que cambia la velocidad de un cuerpo al golpear, debe ocurrir una transferencia de energía; realizándose trabajo sobre las partes que reciben el golpe. La mecánica del impacto involucra no solamente los esfuerzos inducidos sino también una consideración de la transferencia de energía y la absorción y disipación de ésta.

La energía de un golpe puede absorberse de varias maneras: a través de la deformación elástica y plástica y la fricción e inercia entre los cuerpos en movimiento. El efecto de una carga de impacto depende de la cantidad de energía utilizada en causar deformación, que finalmente termina en ruptura del material; el trabajo involucrado en el proceso se conoce como tenacidad.

La tenacidad depende fundamentalmente de la resistencia y la ductilidad, pero según la tasa en la cual es absorbida la energía, este valor puede cambiar según el tipo de carga aplicada.

Un ensayo de impacto es un ensayo dinámico en el cual se golpea y se rompe, mediante un solo golpe, una probeta ranurada. Se efectúa en una máquina especialmente diseñada y se mide la energía absorbida al romperse la probeta. El ensayo de impacto ideal sería uno en el cual toda la energía de un golpe se transmitiera a la probeta. En realidad, este ideal nunca se alcanza, siempre se pierde alguna energía por fricción, deformación de los apoyos, masa de golpeo, y por vibración de varias partes de la máquina de ensayos.

Al realizar un ensayo de impacto la carga puede aplicarse en flexión, tensión, compresión o torsión. La carga flexionante es la más común y el impacto puede lograrse mediante el uso de una pesa que cae y un péndulo oscilante. Los ensayos de impacto más usados para metales son los de Charpy e Izod, en los cuales se emplea el principio del péndulo. Normalmente estos ensayos se hacen sobre pequeñas probetas ranuradas fracturadas en flexión. En el ensayo de Charpy la probeta es apoyada como una viga simple y en el de Izod se le apoya en voladizo. En estos ensayos una gran parte de la energía absorbida se acumula en una región inmediatamente adjunta a la ranura la cual induce la fractura.

Estos ensayos, al realizarse sobre probetas a bajas temperaturas han resultado útiles al indicar si se mantiene o no una resistencia adecuada a esas temperaturas. En el caso de muchos aceros se muestra una sensibilidad a los cambios de temperatura dentro del rango atmosférico normal. Por esta razón la temperatura de ensayo puede ser muy importante y debe reportarse junto con todos los datos de los ensayos; preferentemente debe determinarse el rango de la temperatura de transición para el acero dado.

Los procedimientos para los ensayos de Charpy e Izod en cuanto a su aplicación a los metales han sido normalizados (ASTM E23). En cuanto a la maquina a utilizar, el efecto del golpe depende en general tanto de la masa de las partes que reciben el golpe como de la energía y masa del cuerpo golpeante.

Los aspectos principales de una máquina de impacto (pendular) son:

Una masa móvil cuya energía cinética es suficiente para causar ruptura de la probeta colocada en su camino,

Un yunque y un apoyo sobre el cual se coloca la probeta para recibir el impacto

Un medio para medir la energía residual de la masa móvil después del impacto

La energía cinética es determinada y controlada por la masa del péndulo y la altura de la caída libre (Figura 1), las cuales son medidas con respecto al centro de la masa :

U=mg∆H

Figura 1. Ensayo de impacto

La probeta estándar para ensayos de impacto

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