Ensayo De Impacto

UNIVERSIDAD GRAN MARISCAL DE AYACUCHO

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO

MENCIÓN INDUSTRIAL

LABORATORIO DE MATERIALES

INTEGRANTES:

Vanessa Patiño C.I: 16.063.627

Nairenis Mendoza C.I: 18.155.151

Anaco, 22/11/2011.

INTRODUCCIÓN

La presente práctica de laboratorio de materiales ejecutada en el laboratorio de la institución, consistió en la realización de un Ensayo de Impacto, mediante el uso del método de Charpy; A una pieza de acero en forma rectangular de medidas; 120 mm de largo, 3 mm de ancho y un espesor de 10 mm.

El objetivo de este tipo ensayo; consistió en determinar el comportamiento del material sometido a una carga de choque a velocidades de deformación elevadas debido a la energía absorbida en la rotura de la probeta producida por un golpe seco del martillo en su caída.

Cabe destacar que este tipo de método usado fue creado por Georges Charpy; nuestro facilitador nos amplió que este se usa para una amplia gama de aplicación, que además es adecuado para el ensayo de materiales que presentan rotura por enzallamiento interlaminar o efectos de superficie.

Del mismo modo nos explico que este ofrece ventajas en los ensayos con temperaturas bajas, ya que los asientos de la probeta se encuentran más alejados de la entalladura, evitando así una rápida transmisión de calor a las partes críticas de la probeta.

ÍNDICE

Pág.

Introducción--------------------------------------------------------------------- 2

Marco teórico-------------------------------------------------------------------- 4

Descripción del equipo--------------------------------------------------------- 11

Método experimental----------------------------------------------------------- 12

Datos y resultados experimentales------------------------------------------- 13

Análisis---------------------------------------------------------------------------- 14

Conclusiones--------------------------------------------------------------------- 15

Bibliografía----------------------------------------------------------------------- 16

Figura 1: Diferencia entre probetas antes y después del ensayo

Figura 2: Cambio en la energía disipada para algunos aceros de bajo carbono.

Figura 3 Maquina del Ensayo de Impacto.

Figura 4 Forma y posición de la probeta en la prueba Charpy.

Figura 5 Posición de la probeta

MARCO TEORICO

GENERALIDADES DE LA PRUEBA DE IMPACTO

“Cuando un material es sujeto a un golpe repentino y violento, en el que la velocidad de deformación es extremadamente rápida, se puede comportar en una forma mucho más frágil que la que se observa en otro tipo de pruebas, por ejemplo en el ensayo de tensión. Esto, se puede observar en muchos plásticos, ya que al estirarlo con mucha lentitud, las moléculas de polímero tienen tiempo de desenredarse o las cadenas de deslizarse entre sí y permitir deformaciones plásticas grandes.

Sin embargo, si se aplica una carga de impacto, el tiempo es insuficiente para que esos mecanismos jueguen un papel en el proceso de deformación, y los materiales se rompen en forma frágil, Con frecuencia se usa un ensayo de impacto para evaluar la fragilidad de un material bajo estas condiciones. En contraste con el ensayo de tensión, en el de impacto las tasas de deformación unitaria son mucho mayores”1.

El ensayo de impacto consiste en dejar caer un péndulo pesado, el cual a su paso golpea una probeta que tiene forma de paralelepípedo, ubicada en unos soportes en la base de la máquina. Se debe dejar caer el péndulo desde un ángulo α = +/- 90º, para que la velocidad del péndulo, en el momento del golpe y en el punto de la nariz de golpeo sea de 4.11 m/s y de esta manera cumpla con los requerimientos de la norma que especifica que la velocidad del péndulo en el momento del impacto debe estar entre 3 m/s y 6 m/s.

La probeta posee una muesca (entalle) estándar para facilitar el inicio de la fisura. Luego de golpear la probeta, el péndulo sigue su camino alcanzando cierta altura que depende de la cantidad de energía absorbida por la probeta durante el impacto.

ENSAYO DE IMPACTO

Es una prueba mecánica realizada sobre una probeta normalizada de un material determinado que consiste en someterla a una fuerza de impacto para observar la energía que absorbe al romperse o deformarse.

Está comprobado que la resiliencia como propiedad varía en función a la temperatura de la muestra o probeta en cada ensayo realizado. Los materiales en general disminuyen su resiliencia cuando disminuye su temperatura y viceversa cuando la aumentan.

ENSAYO TIPO CHARPY

El ensayo Charpy permite calcular cuánta energía logra disipar una probeta al ser golpeada por un pesado péndulo en caída libre (Figura 1). El ensayo entrega valores en Joule, y éstos pueden diferir fuertemente a diferentes temperaturas. La Figura 1 permite evaluar la diferencia entre probetas antes y después del ensayo.

Figura. 1 diferencia entre probetas antes y después del ensayo

PROBETAS DE UN ENSAYO DE IMPACTO

El ensayo de impacto consiste en dejar caer un pesado péndulo, el cual a su paso golpea una probeta que tiene forma paralelepípeda ubicada en la base de la máquina.

La probeta posee un entalle estándar para facilitar el inicio de la fisura; este entalle recibe el nombre de V-Notch. Luego de golpear la probeta, el péndulo sigue su camino alcanzando una cierta altura que depende de la cantidad de energía disipada al golpear.

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". Este ensayo se lleva a un gráfico como el mostrado en la Figura 2 en donde se puede apreciar un fuerte cambio en la energía disipada para algunos aceros de bajo carbono. Mientras que el níquel no muestra una variación notable.

Figura 2 fuerte cambio en la energía disipada para algunos aceros de bajo carbono

INFLUENCIAS MICROESTRUCTURALES

COMPOSICIÓN DEL MATERIAL

En los aceros al introducir carbono formamos una solución sólida intersticial (porque los átomos de C son muy pequeños y ocupan los intersticios), el cual es un mecanismo de endurecimiento. Esto hace al material menos tenaz. Cuanto más carbono añadimos hacemos más favorable la fractura frágil. El oxígeno fragiliza también el acero, y de forma más pronunciada. Algo similar sucede con los elementos aleantes, abundantes en los aceros SAE 4140 y 4340.

TAMAÑO DE GRANO

La disminución del tamaño de grano endurece al material y a la vez aumenta su tenacidad. Esto se debe a que la deformación inducida es más fácil de absorber debido a la gran superficie del límite de grano (de alto desorden). Es decir que al someter una probeta a un tratamiento térmico de recocido, el cual aumenta el tamaño de grano, el material se hace más dúctil pero menos tenaz a la fractura.

ESTRUCTURA CRISTALINA

Los materiales con estructura FCC son muy tenaces. Presentan una transición muy suave. Se utilizan para trabajar a temperaturas criogénicas (como por ejemplo los aceros inoxidables austeníticos). Los materiales BCC presentan sin embargo una transición muy brusca. Los materiales HC tienen un comportamiento similar al de las aleaciones de alta resistencia (poca transición pero baja tenacidad), a excepción del titanio (muy tenaz).

Los materiales FCC serán dúctiles y tenaces para cualquier velocidad de aplicación de la carga y para cualquier temperatura.

Materiales dúctiles como los BCC a temperatura ambiente y bajas velocidades de aplicación de la carga se comportan como frágiles cuando la temperatura es baja y cuando a temperatura ambiente se aplica la carga a altas velocidades.

Esto

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