Practica Impacto Charpy

“INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL”
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN

DEPARTAMENTO DE LABORATORIO Y TALLERES
LABORATORIO DE ENSAYE DE MATERIALES

PRACTICA “IMPACTO CHARPY”
PRACTICA NUMERO 2

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7 DE AGOSTO DEL 2012

OBJETIVO:
Observar experimentalmente la fragilidad de un material al someterlo a una prueba deimpacto donde la velocidad de aplicación del esfuerzo es demasiado grande.
INTRODUCCIÓN:
La primera opinión que tenemos al observar el péndulo de Charpy, es que se trata de una maquina de ensayo muy simple desde el punto de vista mecánico (Fig. 1). Sin embargo, a pesar de esa sencillez mecánica, con este instrumento se pueden diseñar varias pruebas de impacto donde se demuestra de forma rápida ydidáctica, la influencia que tienen determinados factores en el comportamiento mecánico de los materiales.
El nombre de este ensayo se debe a su creador, el francés Augustin Georges Albert Charpy (1865-1945). A través del mismo se puede conocer el comportamiento que tienen los materiales al impacto, y consiste en golpear mediante una masa una probeta que se sitúa en el soporte S.
La masa M, la cualse encuentra acoplada al extremo del péndulo de longitud L, se deja caer desde una altura H, mediante la cual se controla la velocidad de aplicación de la carga en el momento del impacto. La energía absorbida Ea por la probeta, para producir su fractura, se determina a través de la diferencia de energía potencial del péndulo antes y después del impacto.
Una vez conocido el ángulo inicial deaplicación de la carga (α) y el ángulo final (β) al que se eleva el péndulo después de la rotura completa de la probeta, se puede calcular la energía Ea mediante la expresión:
Eo = MgL[cos(β) - cos(α)];
Donde g representa la aceleración de la gravedad. Los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasifican en dúctil o frágil, dependiendo de la capacidad que tienen los mismos deabsorber energía durante este proceso. Actualmente no existe un criterio único para determinar cuantitativamente cuando una fractura es dúctil o frágil, pero todos coinciden en que el comportamiento dúctil esta caracterizado por una absorción de energía mayor que la requerida para que un material fracture frágilmente. Por otra parte el comportamiento dúctil tiene asociado altos niveles dedeformación plástica en los materiales.
De acuerdo con la expresión (1), dos de los factores que determinan la energía máxima que se puede suministrar en el momento del impacto son: el valor de la masa M y la longitud de brazo L. Es por ello que existen diversos diseños de maquinas para pruebas de impacto Charpy, en los que combinando los dos factores anteriormente mencionados se logran construir péndulosque son capaces de brindar una energía de impacto máxima.
Las pruebas de impacto Charpy se realizan según normas internacionales en las cuales se detallan las dimensiones delas probetas empleadas en este tipo de ensayo, así como la forma de reportar los resultados de los mismos. De acuerdo con las normas ISO (International Organization for Standarization), los resultados de los ensayos de impacto,en probetas entalladas, se suelen expresar en (kJ/m2), para lo cual se divide la energía absorbida para provocar la fractura de la probeta entre la sección transversal de la misma en la zona de la entalla (h x bN) , mientras que según las normas ASTM (American Society for Testing Materials) se reportan los resultados en (J/m), donde se divide esa energía absorbida entre la anchura remanente en labase de la entalla (bN). Desde el punto de vista de la ingeniería es muy importante, y en ocasiones imprescindible, conocer cual serıa el comportamiento mecánico de los materiales, cuando se encuentran expuestos a condiciones extremas de servicio. Es por ello que muchos de los ensayos de impacto se realizan en condiciones en las cuales se favorece la fractura frágil. Entre los factores que...