ENSAYO DE CHARPY

ENSAYO CHARPY El ensayo charpy es una ensayo

dinámico , que consiste en la rotura de una probeta entallada colocada entre dos apoyos , mediante un solo golpe que se hace llamar (RESILIENCIA) la resiliencia es la cantidad de energía que puede absorber un material se mide en joule por metro cubico.

Objetivos

Familiarizarse con los criterios de valoración de la resistencia de los materiales a las cargas de impacto, comparación de la conducta de un mismo material, sometidos a distintos tratamientos térmicos.

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 . Sin embargo, a pesar de esa sencillez mecánica, con este instrumento se pueden diseñar varias pruebas de impacto donde se demuestra de forma rápida y didáctica, 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). Atraves 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 cual se 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.

La magnitud de la energía empleada en la deformación y destrucción de la probeta se determina por la diferencia de la energía potencial del péndulo en el momento inicial ( después de la elevación al Angulo α) y final del ensayo (después del impacto y elevación del ángulo β)

PROCEDIMIENTO Para realizar el ensayo de impacto en barras ranuradas se procede así: A) Se pesan las probetas

B) Luego, sin instalar probeta alguna se eleva el péndulo y se engatilla, para ser liberado luego. Se deja que el péndulo realice unos cuantos vaivenes y se detiene. La energía gastada en este proceso se anota.

C) se instala las probetas en los apoyos, se engatilla y suelta el péndulo, produciendo la rotura de la probeta, luego de detenido se anota la energía aplicada en el proceso.

D) se calcula la energía cinética, aplicada ala fracciones de probeta. Se realiza el calculo de la energía invertida en la rotura de la probeta.

E) se realizan los pasos c) y d) para otras probetas

Formulas a utilizarse E = Ei- Ef- Ek𝑟Ef, energía disipada por fricciones, debe de ser medida

antes de cada ensayo, para esto se deja caer libremente el péndulo, sin instalar probeta en los apoyos, y se anota le energía mostrada por el indicador.

Ek, energía cinética necesaria para el desplazamiento de las fricciones de probeta luego de la rotura, puede ser calculada:

Ek= ½ mv ² (J)

Nota: Un kilopondio es lo mismo que un kilogramo fuerza: 1 kp*m =9.8 J

Calculo de relaciones energéticas

E= m* g *( h α-h β) Donde m es la masa del péndulo h α= R – cosRα = R(1- cos α)

h β= R – cosR β = R(1- cos β ) E = mgR ( cos α – cos β)

Como los valores del ángulo α , la masa, el radio del péndulo R y la aceleración de la gravedad, no varían, es posible instalar en el dial indicador del ángulo de elevación β una escala que nos indique la E consumida en el proceso

Los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasifican en dúctil o frágil dependiendo de la capacidad que tienen los mismos de absorber 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 de deformación plástica en los materiales.

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.

RESILENCIA Se entiende por Resilencia ,la energía absorbida en la rotura

por unidad de sección ,expresada en Kpm/cm2. La Resilencia es un valor que caracteriza a un material

sometido a determinadas condiciones de ensayo ,pero que no predice su comportamiento en situación real de servicio. Es un método válido para contrastar la calidad de distintos metales o aleaciones.

La RESILENCIA depende fundamentalmente de:

· Dimensiones de la probeta. deben de realizarse con probetas de iguales características geométricas.

· Forma y profundidad de la entalla.-la entalla debe de ser perfectamente lisa, ya que cualquier rugosidad puede disminuir la resilencia.

· Distancia entre apoyos.-debe de haber siempre la misma, para que los resultados sean comparables.

· Temperatura.-al disminuir la temperatura disminuye simultáneamente la ductibilidad y con ello la resilencia.

Las probetas para el ensayo del péndulo charpy son entalla en V y el material que se ocupara será acero al carbón (fierro)

Tamaño de las probetas:160 mm largo

12.7 mm ancho

ProbetasAcero 4140

Características:

Acero grado maquinaria al cromo-molibdeno, para piezas y partes de maquinaria de uso general

Aplicaciones típicas: Cigüeñales Engranes Engranes de transmisión Ejes Bielas Porta moldes

Tratamiento térmico

Material templado: Calentar 15-30ºC Por debajo de la

temperatura del revenido (205-650ºC) Mantener 2 horas después de

calentamiento al nucleó, enfriamiento lento en horno o al aire.

Recomendable para reducir las tensiones causadas por un extenso maquinado.

Acero 01 Características:

Acero grado herramienta para temple al aceite, el cual puede ser templado a temperaturas bajas exhibiendo poca distorsión. Combina cualidades de penetración al temple con una estructura de grano fino.

Tiene una buena combinación de alta dureza superficial y tenacidad después del temple y revenido. Ofrece buenas corridas iniciales de producción y buena continuidad de producción entre rectificados

Resumiendo diremos que el objeto del ensayo de choque es el de comprobar si una maquina o estructura fallará por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan concentración de tensiones, por cambios bruscos de sección, maquinados incorrectos, fileteados, etcétera, o bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado.