Ensayo de impacto - Informe de laboratorio PDF

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Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería. Ciencia e Ingeniería de Materiales

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Ensayo de Impacto C. Caucalí Chaparro, D. Mancilla Amaya, D. Mojica Bautista. Universidad Nacional de Colombia. Grupo 2. Resumen— En esta practica se realizo un ensayo demostrativo de impacto usando una probeta con entalla normalizada (Charpy), para esto se utilizó una máquina de impacto con una capacidad máxima de 30 Kg/m. gracias a este ensayo fue posible determinar la energía absorbida por el material durante el impacto y mediante su análisis se conocieron varias de sus propiedades mecánicas. Palabras Clave— Entalla, Fragilidad, Impacto, Tenacidad, Resiliencia. I. INTRODUCCIÓN

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Los resultados obtenidos al realizar un experimento con esta máquina se pueden ver mediante una aguja que marca la energía absorbida por el material. Este método no es muy eficiente debido a que está sujeto a el error humano, lo anterior se puede ver reflejado en una lectura errónea por parte del operario, o un mal registro por parte de este. III. DESARROLLO EXPERIMENTAL Para llevar a cabo el ensayo se dispuso una probeta con su respectiva entalla (V-Charpy) como se muestra en la Fig. 2.

a prueba de impacto Charpy se utiliza para determinar la energía de impacto, o la energía necesaria para romper una probeta normalizada sometida a un esfuerzo de impacto. Esta prueba es la forma más común de medir en el laboratorio la energía de impacto. El principio en que se basa en un ensayo sencillo, la energía necesaria para romper la probeta se calcula a partir de la diferencia entre la altura inicial y final de del péndulo giratorio. Para poder controlar el proceso de rotura, se mecaniza una entalla, con el objetivo de producir una concentración de tensiones en la cara de la probeta sometida a la máxima tensión de tracción. El resultado neto del ensayo consiste en someter la muestra a deformación elástica, deformación plástica y rotura, todo esto en una secuencia rápida.[1] II. MATERIALES Y EQUIPO

Para el desarrollo de esta prueba se utilizó una máquina de impacto Charpy PS 30 de la marca WPM, esta máquina tiene una capacidad máxima de hasta 30 Kg/m (unidad de medida para energía) como podemos observar en la Fig. 1, esta máquina está compuesta por un martillo, el cual está calibrado por el fabricante, y su respectivo medidor análogo. A pesar de su antigüedad (más de 60 años), esta maquina cuenta con una resolución bastante buena, 0.01 Kg/m.

Fig. 2 Probeta Charpy [2]

Esta probeta, al ser para un ensayo demostrativo, no cumplía plenamente los parámetros establecidos en la norma ya que estaba mal fabricada. De la probeta tampoco se especificó el material del que estaba fabricada. La prueba consiste en dos partes fundamentales, la primera en la que se mide el error dado por la fricción y otros factores, y la segunda en la que se realiza la prueba de impacto a la probeta. Para la primera parte se posiciona el martillo con un ángulo de 90° respecto a la vertical y después este se libera para poder conocer el error que para este caso fue de 0.21 Kg/m. Para la segunda parte se posiciona la probeta, después se posiciona el martillo de la misma manera que anteriormente y este se libera impactando la probeta, rompiéndola y realizando la medición correspondiente. IV. RESULTADOS OBTENIDOS La máquina de ensayo Charpy nos muestra el resultado del impacto de la probeta correspondiente a un valor de 29.9 Kg/m.

Fig. 1 Máquina de impacto Charpy

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tampoco posee mucha tenacidad a la fractura porque se puede ver que la probeta presento una grieta profunda que se observa en la Fig. 3, pero también presenta grietas menos uniformes que se observan en la Fig. 4.

Fig. 3 Escala de la máquina Fig. 5. Probeta después del ensayo.

La siguiente imagen presenta el resultado obtenido del impacto Charpy con respecto a su zona de fractura:

Fig. 4 Probeta después del ensayo Fig. 6. Probeta después del ensayo vista desde arriba.

Como se puede observar las características de la probeta nos revela una superficie brillante y que no está deformada lo que indica que la probeta fue rápidamente fracturada y corresponde a un material Frágil. V. ANÁLISIS DE RESULTADOS La medida obtenida en el ensayo corresponde a la tenacidad del material [3], porque el valor de la maquina corresponde a la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta por medio de un esfuerzo de flexión en tres puntos, dos de apoyo (a las orillas) y un tercero en el medio justo detrás de la entalla en donde el martillo aplica la fuerza. Esta medida permite conocer no solo la tenacidad de la probeta, sino que también permite conocer otras propiedades [3]como su fragilidad y también su tenacidad a la fractura. En este caso la probeta presento una baja tenacidad, siendo capaz de soportar 1,83 kg/m (teniendo en cuenta la perdida por fricción de la maquina) a una temperatura cercana a los 18 °C y esto también es notorio al ver la probeta en la Fig. 3 después del impacto, donde se observa la poca deformación que posee,

Lo mencionado anteriormente nos puede indicar que la probeta tiene una fragilidad considerable y no es recomendable usar este material en trabajos que requieran una elevada resistencia al impacto, sin embargo con esto no se puede concluir que el material no posee una buena resistencia mecánica, debido a que el tipo de esfuerzo al que la maquina usada sometido a la probeta es muy diferente al esfuerzo de tensión al que una maquina universal de ensayos sometería otra probeta (fabricada según la norma para ese tipo de ensayos) del mismo material. VI. CONCLUSIONES Con este ensayo fue posible determinar la tenacidad del material con el que fue fabricado la probeta. Además de determinar la tenacidad de la probeta, fue posible conocer otras propiedades como la fragilidad y tener un acercamiento a la tenacidad a la fractura. Conocer las propiedades mencionadas anteriormente puede ayudar a la hora de decidir si un material es apropiado para una

Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería. Ciencia e Ingeniería de Materiales aplicación en particular, de acuerdo a el tipo de esfuerzos a los que va a estar sometidos. VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1]. J. F. Shackelford, Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros, 6th ed. 2005. [2]. ASTM International, “ASTM E23 − 18, Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials,” ASTM Int., pp. 1–26, 2018. [3]. J. H. Reyes, "PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE INGENIERIA", presentación de clase 2017256-3, Departamento de ingeniería Mecánica y Mecatrónica, Universidad Nacional de Colombia, 2019-2.

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