LABORATORIO N° 3: “Ensayo de impacto”

UNIVERSIDAD DE TARAPACÁ[pic 1]

FACULTAD DE INGENIERÍA

Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas

LABORATORIO N° 3: “Ensayo de impacto”[pic 2]

 Integrantes: 

                                                                                Victor Bravo Zamora

                                                                                           Matias Caceres Gutierrez

                                                                                            Bastián Fuentes Astorga

                                                                                   Alexander Guzman Torres

                                                                                 Claudio Trigo Zapata

                                                                                             Felipe Velez Peralta

                                                                                  Grupo F

                                                                                  Carrera: Ingeniería Civil Industrial

                                                        Asignatura: Ingeniería de materiales                                                        Profesor(a): Julie Supanta Quispe

                                                            Fecha: 21/10/2022

Índice

1. Introducción
2. Objetivos

2.1. Objetivo general

2.2. Objetivos específicos

1. Marco teórico

3.1. ¿Qué es charpy?

3.2. Resiliencia

3.3. Fracturas

3.6. Fractura dúctil y frágil

3.5. Ensayos dinámicos

3.6. Ensayos estáticos

3.7. Ensayo Vickers

3.8 Ensayo Charpy

3.9. Clasificacion de aceros

3.10. SAE Y AISI

1. Máquinas y equipos
2. Procedimientos

5.1. Ensayo Vickers

5.2. Ensayo Charpy

1. Análisis
2. Conclusión
3. Bibliografía
4. Anexos

1. Introducción

Dentro de la ingeniería de materiales existen un sin fin de objetos de estudios que de ella se derivan, esto se debe a que es una rama sumamente amplia, nosotros como equipo en este laboratorio hicimos un estudio de dos aceros.

Una propiedad fundamental de cada material es la capacidad que tienen a la hora de absorber energía, y esto no es algo menor a la hora de seleccionar un material adecuado, ya que esto nos permite determinar la ductilidad, fragilidad y  tenacidad, entre otros aspectos del material. Dichas propiedades nos permitirán tener una mejor toma de decisiones a la hora de elegir un material adecuado, para algún tipo de situación en particular.

Existen varios métodos para obtener la absorción de energía de un material. Sin embargo, en este informe nos enfocaremos solo en el ensayo de Pendulo Charpy.

• Conocer la metodología y parámetros necesarios para realizar un ensayo Charpy

2.2. Objetivos específicos

•  Determinar la capacidad de absorción de energía de un acero.
• Analizar los tipos de fracturas realizadas.
• Relacionar la dureza de las probetas con su resiliencia.

3. Marco Teórico

3.1. ¿Qué es dureza?

Se entiende por dureza de un material a la resistencia que opone el material a su deformación plástica permanente superficial por rayado o penetración. Siempre se cumple que la dureza de un material resulta inversamente proporcional a la huella que queda en su superficie al aplicarle fuerza. En base a esto se puede definir también a la dureza como aquella propiedad de la capa superficial del material de poder resistir toda deformación elástica, plástica o destrucción debido a la acción de esfuerzo de contactos originados por otro cuerpo.

3.2 Resiliencia

        Se llama resiliencia a la energía de deformación que un material puede soportar al recibir un choque o impacto sin llegar a romperse y esta dada por la siguiente fórmula:[pic 3]

3.3 Fracturas

 las fractura son la respuesta del material al cual se le aplicó una cierta energía de deformación en una o más partes de su cuerpo que supere las capacidades de resiliencia del material y pueda separar partes del mismo, existiendo diferentes tipos de fracturas dependiendo de sus causas y características

3.4 Fractura dúctil y frágil

las fracturas dúctiles se caracterizan por una notable deformidad plástica durante la aparición de las grietas mientras las deformaciones frágiles se caracteriza por una rápida propagación de las grietas sin deformación plástica

(texto citado de Texto- UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN)

3.5 Ensayos dinámicos

        En este tipo de ensayo la probeta es sometida a una carga por impacto o bien se ejerce la carga periódicamente sobre la probeta, durante un largo intervalo de tiempo.

3.6  Ensayo estático

Consiste en presionar un cuerpo indentador constantemente en el material con una carga determinada, medir la deformación en la zona aplicada y dependiendo del método calcular la dureza. Las mediciones estáticas solo miden la deformación plástica

3.7 Ensayo Vickers

Este ensayo estático se emplea como elemento un indentador piramidal regular de diamante, de base cuadrada, cuyas caras laterales forman un ángulo de 136°. En la penetración del indentador contra la probeta, éste dejará una impresión cuadrada sobre el material de esta. Para luego así tomarlas medidas dejadas por las diagonales, sumarlas y dividirlas entre 2 multiplicado por 1/70, que vendría siendo el zoom de la máquina y la fórmula de vickers viene dada por:

[pic 4]

El tiempo de aplicación de la carga durante el ensayo oscila entre 10 y 30 segundos, siendo 20 segundos el tiempo más empleado por la duración del ensayo.

3.8 Ensayo Charpy

Es un ensayo de impacto dinámico utilizado para medir la tenacidad de un material calculando la energía absorbida por un material al deformarse o romperse, consiste en un péndulo el cual permitirá el choque entre un martillo estandarizado sobre un probeta de medidas y entalladura específicas posicionada de forma horizontal en la base del péndulo las diferentes medidas de las alturas permitirán el cálculo a través de la fórmula dada:[pic 5]

[pic 6]

3.9 Clasificación de aceros

La clasificación de los aceros nos permite diferenciar a estos materiales según ciertas cualidades específicas como la dureza, pureza del material o estructura del material entre otras dependiendo del tipo de clasificación que se deseara usar las principales serían la clasificación SAE y AISI significando respectivamente Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros Automotrices), y por otro lado AISI es American Iron and Steel Institute (Instituto Americano de Hierro y Acero).

3.10 SAE Y AISI

Clasificaciones de aceros caracterizados por separar en cuatro dígitos las principales cualidades del acero en donde el primero número especifica la aleación principal el segundo indica el porcentaje aproximado del elemento principal y los últimos dígitos se conoce la cantidad de carbono presente en la aleación. La norma AISIS es una extensión de la norma SAE caracterizada por incluir materiales no ferrosos.

citado de http://lasarteweboficial.com/clasificaciondeaceros.php

4. Máquinas y equipos

• Péndulo de Charpy (ver imagen 9.1)
• Modelo: N°2667, fabricado en North Carolina.
• Uso: Máquina usada para determinar la resiliencia por medio del ensayo Charpy. Consta de una masa oscilante de 22.78kg, un brazo el cual se engancha a la masa para elevarla y poder realizar el ensayo, ambos con centro de gravedad en la parte posterior del medidor, el cual indica ángulos. La máquina posee 4 palancas: una palanca giratoria para mover el brazo, una palanca en el brazo para soltar el peso oscilante, una palanca de gran tamaño para activar los frenos para detener la masa, y una pequeña palanca ubicada en el punto mínimo por donde pasa la masa, en la cual se encuentra una mordaza, cuya palanca sirve para centrar la entalladura de la probeta.

• Probeta Charpy: Probetas estandarizadas (50x10x10 mm, con una entalladura ubicada al medio en el largo, con forma de pirámide de 45° con una punta de 0,25mm) usadas en el ensayo Charpy, las cuales son:

• Acero SAE 1045 (ver imagen 9.2)
• Acero SAE 1020 (ver imagen 9.3)

• Lija: Usado para preparar la superficie de la probeta para el ensayo Vickers.

• Máquina universal de dureza (ver imagen 9.6)
• Marca: SKF (Svenska Kullagerfabriken)
• Modelo: 532 No 689, fabricado en Francia
• Uso: Determina la dureza de las probetas por el ensayo Vickers. Posee una base ajustable donde se coloca la probeta, el cual la eleva y lleva a un lente (zoom x10) con una luz que señala la parte del material que se perforará, el cual se muestra en el aumentador frontal de la máquina (zoom x7). En la parte posterior en donde va el material se establece la carga, y a la derecha se encuentran dos palancas para cambiar el lente al indentador y otra para aplicar el ensayo.

• Indentador Vickers: Posee una punta de diamante de 136°, usado en el ensayo Vickers para formar una huella en el material. (ver imagen 9.7)

• Tornillo: Usado en la máquina universal de dureza para establecer el indentador Vickers para realizar el ensayo.

• Regla de 30cm: Usada para medir la huella dejada por el indentador Vickers en las probetas por medio del aumentador frontal de la máquina universal de dureza.

5. Procedimientos

Se realizaron dos ensayos: Ensayo Charpy para comparar la resiliencia de las probetas y ensayo Vickers para comparar la dureza de las probetas.

5.1 Ensayo Vickers

Para este ensayo se utilizó un indentador de diamante con forma de pirámide rectangular con un ángulo de 136° entre sus caras en una máquina de dureza universal. Cada probeta fue colocada en la base de la máquina bajo el lente (zoom x10) y posteriormente se ajustó la base para tener una visión correcta, clara y precisa (guiándonos por las líneas visibles a través del aumentador) de la superficie del material a través del aumentador frontal de la máquina (zoom x7, teniendo una visión final del material con zoom x70). A continuación, se acciona la palanca menor (ver imagen 9.6) para intercambiar el lente por el indentador, para proseguir con el ensayo accionando la palanca mayor y aplicar la carga con el indentador.

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