ENSAYOS DE IMPACTO

NDICE

OBJETIVOS 3FUNDAMENTO TERICO.42.1. Ensayos dinmicos y de choque.42.2. El pndulo de charpy..42.3. Energa absorbida por una probeta.....52.4 Resiliencia de un material......5REALIZACIN DEL ENSAYO..63.1. Mediciones..63.2. Clculos y resultados......7CONCLUSIONES.....9BIBLIOGRAFA.10

I OBJETIVOSAnalizar el comportamiento de los materiales metlicos (Aceros) al ser sometidos a un esfuerzo de impacto.

Identificar los comportamientos frgil y dctil en la fractura de los metales, mediante observacin visual.

Observar y reconocer las posibles diferencias que presentan los diversos materiales en cuanto a ductilidad y fragilidad (en cuanto a su tolerancia a la deformacin).

Utilizar conceptos de conservacin de la energa para determinar la energa absorbida por cada tipo de acero y expresarlo como funcin de una diferencia de alturas.

Identificar los materiales ms tenaces o dctiles mediante su capacidad de absorcin energtica en un tiempo determinado.

Determinar la resiliencia de un material.

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II FUNDAMENTO TERICO2.1) ENSAYOS DINMICOS Y DE CHOQUE: Los ensayos dinmicos de choque se realizan generalmente en mquinas denominadas pndulos o martillo pendulares, en las que se verifica el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se deja caer desde una altura determinada, realizndose la experiencia en la mayora de los casos, de dos maneras distintas el mtodo Izod y el mtodo Charpy. En ambos casos la rotura se produce por flexionamiento de la probeta, la diferencia radica en la posicin de la probeta entallada, como se muestra en la figura por lo que se los denomina flexin por choque

Fig 1 Probetas para ensayo charpyFig 2 Dimensiones referenciales2.2) EL PNDULO DE CHARPY: Es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad y/o resiliencia de un material. Son ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexin en 3 puntos. El pndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del pndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energa absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energa absorbida en el area debajo de la curva de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia. La velocidad que adquiere la masa al golpear la probeta queda determinada por la altura del pndulo. Tras la rotura, la masa contina su camino hasta llegar a una cierta altura, a partir de la cual se determina la energa absorbida. As se medir la energa absorbida por ese golpe.

2.3) ENERGA ABSORBIDA POR UNA PROBETA: La energa absorbida por la probeta es la energa potencial neta de la masa en el oscilador menos la energa liberada en forma de calor al establecerse el choque o impacto; el primero de estos se obtiene de la lectura en la maquina posterior a la rotura; mientras que el segundo lo podemos aproximar como el valor indicado por la aguja con el oscilador en reposo.

Fig 3 Ensayo charpy Fig 4 Maquina charpy en la FIMLa energa absorbida por la probeta se calcula:

2.4) RESILIENCIA DE UN MATERIAL: En ingeniera, laresilienciaes la cantidad de energa que puede absorber un material, antes de que comience la deformacin irreversible, esto es, la deformacin plstica.Se diferencia de la tenacidad en que sta cuantifica la cantidad de energa almacenada por el material antes de romperse, mientras que la resiliencia tan slo da cuenta de la energa almacenada durante la deformacin elstica.El ensayo de resilencia sirve para determinar la fragilidad que opone un material.Para las probetas a analizar la resiliencia se determina mediante:

Donde es la energa neta absorbida por la probeta y S es el rea de la seccin transversal de la muestra.III REALIZACIN DEL ENSAYO3.1) MEDICIONES- Realizar mediciones de las dimensiones de la seccin de las probetas. Aceros SAE 1045; A36.

ACERO SAE 1045ACERO A36

-Antes de realizar el ensayo obtenemos la lectura en reposo de la aguja siendo esta 2 joules para cada caso. Posteriormente sometemos al ensayo a ambos aceros y obtenemos las lecturas de Energas absorbidas (Ea) respectivas.

3.2) CLCULOS Y RESULTADOS

-Luego de tomar las mediciones continuamos hallando las resiliencias para ambos casos.

PARA EL ACERO SAE 1045 PARA EL ACERO A36

El acero A36 posee mayor resiliencia.

-El acero SAE 1045 luego del ensayo .Se puede notar una gran rotura transversal de la probeta.

Fig 5

-El acero A36 luego del ensayo. La diferencia con el anterior es notable debido a que ahora se observa cierto estiramiento longitudinal y una rotura que no es del todo.

Fig 6

NOTA: Existen diversos diseos de mquinas para pruebas de impacto Charpy, en los que combinando los dos factores anteriormente mencionados se logran construir pndulos que son capaces de brindar una energa de impacto mxima de 358 Joules, como es el caso del modelo Tinius Olsen (M = 27.2 kg L = 0.9 m) con el que se realizan ensayos en aceros muy tenaces. Sin embargo, para materiales ms frgiles, los cuales tienen una energa de fractura baja, se puede utilizar el diseo Instron Wolpert (M = 2.02 kg L = 0.390 m), con el que se puede llegar a suministrar una energa mxima de 15 Joules.

-Procedemos a calcular la diferencia de altura por el pndulo considerando una masa aproximada de ensayo igual a 13.333 lb que equivale a 6.0469 Kg.

PARA EL ACERO SAE 1045 PARA EL ACERO A36

ACERO SAE 1045ACERO A36

rea de la seccin

Energa neta absorbida

Resiliencia

-De la tabla se rescata que el acero A36 absorbi ms energa y a su vez el pndulo se elev menos que en el caso del SAE 1045.

IV CONCLUSIONES

La determinacin de la energa absorbida por ambos aceros ensayados estn regidos por la ley de la conservacin de la energa. La variacin de altura calculada es equivalente a las consideraciones de energa cintica en el momento del impacto.

El valor de energa total del proceso debe ser corregido para obtener la energa invertida exclusivamente en el rompimiento de la probeta. En otras palabras deben ser restadas las energas de friccin, desplazamiento de la aguja entre otras; en nuestro caso consideramos la diferencia de la posicin inicial de la aguja indicadora con respecto a la final (prdidas por friccin).

En el caso del acero SAE 1045 observamos una mayor elevacin del pndulo luego del impacto debido a que entrega poca energa a la probeta ya que esta se rompe en un tiempo muy corto. Por el contrario en el caso del acero A36 el pndulo alcanz una menor elevacin porque el A36 absorbi gran cantidad de energa antes de romperse. Dejando de lado los clculos concluimos experimentalmente que el A36 es mas tenaz.

Las probetas que fallan en forma frgil como el acero SAE 1045 se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse del todo como es el caso del acero A36; esto se debe a que este ltimo posee mayor resiliencia.

Los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasifican en dctil o frgil, dependiendo de la capacidad que tienen los mismos de absorber energa durante este proceso. Actualmente no existe un criterio nico para determinar cuantitativamente cuando una fractura es dctil o frgil, pero todos coinciden en que el comportamiento dctil est caracterizado por una absorcin de energa mayor (caso del acero A36) que la requerida para que un material fracture frgilmente. Por otra parte el comportamiento dctil tiene asociado altos niveles de deformacin plstica en los materiales (fig 6). Resumiendo diremos que el objeto del ensayo de impacto es el de comprobar si una maquina o estructura fallar por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan concentracin de tensiones, por cambios bruscos de seccin, maquinados incorrectos, fileteados, etctera.V BIBLIOGRAFIA

i. GabrielCalleTrujillo.LaboratoriodeResistenciadeMaterialesGuadelaboratorio, UTP, 2004.

ii. http://www.udistrital.edu.co:8080/documents/19625/239908/ENSAYO+DE+IMPACTO.pdf?version=1.0 . Universidad distrital de Guayaquil; Ecuador.

iii. Materiales de fabricacin I; Ensayos mecnicos; F.Calle Sotelo. Universidad nacional de ingeniera

iv. William F. Smith. Fundamentos de ciencia eingeniera de materiales, EditorialMcGrawHill, 1998.

v. Donald Askeland, Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Editorial THOMSONEDITORES,3ra Edicin, 1998.

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