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ENSENANZA

REVISTA MEXICANA DE F´
ISICA E 52 (1) 51–57

JUNIO 2006

Prueba de impacto: ensayo Charpy
Y.Ortega
Departamento de F´sica de Materiales, Facultad de Ciencias F´sicas
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ı
Universidad Complutense de Madrid, 28040, Madrid, Espa˜ a.
n
Recibido el 11 de mayo de 2005; aceptado el 27 de junio de 2005
En este trabajo se presentan algunos resultados interesantes de pruebas deimpacto Charpy. A trav´ s del comportamiento a la fractura de
e
diversos metales y pol´meros, han sido analizados, de una forma did´ ctica, diversos factores, tales como: el incremento de la velocidad de
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a
impacto, la presencia de entallas y la transici´ n d´ ctil-fr´ gil con el decrecimiento de la temperatura.
o u
a
Descriptores: Prueba de impacto Charpy; pruebas mec´ nicas; efecto delos tratamientos en los materiales.
a
In this paper some interesting results of Charpy impact tests are presented. The increase in the impact velocity , the present of a sharp notch
and the ductile-to-brittle transition with decreasing temperature have been treated in a didactic way, by analyzing the fracture behaviour of
several metals and polymers.
Keywords: Impact test; mechanical testing;materials treatment effects.
PACS: 81.05.-t; 81.70.B; 81.40

1.

Introducci´ n
o

La primera opini´ n que tenemos al observar el p´ ndulo de
o
e
Charpy, es que se trata de una m´ quina de ensayo muy simple
a
desde el punto de vista mec´ nico (Fig. 1). Sin embargo, a pea
sar de esa sencillez mec´ nica, con este instrumento se pueden
a
dise˜ ar varias pruebas de impacto donde sedemuestra de forn
ma r´ pida y did´ ctica, la influencia que tienen determinados
a
a
factores en el comportamiento mec´ nico de los materiales.
a
El nombre de este ensayo se debe a su creador, el franc´ s
e
Augustin Georges Albert Charpy (1865-1945). A trav´ s del
e
mismo se puede conocer el comportamiento que tienen los
materiales al impacto, y consiste en golpear mediante una
masa unaprobeta que se sit´ a en el soporte S (ver Fig. 1). La
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masa M, la cual se encuentra acoplada al extremo del p´ ndue
lo de longitud L, se deja caer desde una altura H, mediante la
cual se controla la velocidad de aplicaci´ n de la carga en el
o
momento del impacto.
La energ´a absorbida Ea por la probeta, para producir su
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fractura, se determina a trav´ s de la diferencia de energ´a poe
ıtencial del p´ ndulo antes y despu´ s del impacto. Una vez coe
e

F IGURA 1. P´ ndulo de Charpy a) antes del impacto y b) despu´ s
e
e
del impacto .

´
nocido el angulo inicial de aplicaci´ n de la carga (α) y el
o
´
angulo final (β) al que se eleva el p´ ndulo despu´ s de la roe
e
tura completa de la probeta, se puede calcular la energ´a Ea
ı
mediante la expresi´ n (1):
o
Ea = MgL[cos(β) − cos(α)],

(1)

donde g representa la aceleraci´ n de la gravedad.
o
Los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasifican en d´ ctil o fr´ gil, dependiendo de la cau
a
pacidad que tienen los mismos de absorber energ´a durante
ı
´
este proceso. Actualmente no existe un criterio unico para
determinar cuantitativamente cuando una fractura es d´ ctil o
ufr´ gil, pero todos coinciden en que el comportamiento d´ ctil
a
u
est´ caracterizado por una absorci´ n de energ´a mayor que la
a
o
ı
requerida para que un material fracture fr´ gilmente. Por otra
a
parte el comportamiento d´ ctil tiene asociado altos niveles de
u
deformaci´ n pl´ stica en los materiales [1].
o
a
De acuerdo con la expresi´ n (1), dos de los factores que
odeterminan la energ´a m´ xima que se puede suministrar en el
ı a
momento del impacto son: el valor de la masa M y la longitud de brazo L. Es por ello que existen diversos dise˜ os de
n
m´ quinas para pruebas de impacto Charpy, en los que combia
nando los dos factores anteriormente mencionados se logran
construir p´ ndulos que son capaces de brindar una energ´a
e
ı
de impacto m´ xima de ∼ 358...