El ensayo Charpy
Introducción: Ensayos mecánicos
Ensayos estáticos.
Dureza. Tracció Tracci ón (en frí frío y en caliente). Compresió Compresi ón. Termofluencia (creep). Flexió Flexi ón está estática. Torsió Torsi ón. Doblado (plegado).
Ensayos dinámicos.
Resistencia a la flexió flexión por choque (Charpy). Fatiga. Desgaste. Etc.
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Ensayo de Flexi ón por choque (Ensayo Charpy). UNE 7-475-92 y UNE 7-475-93
Ensayo dinámico.
Consiste en la rotura de una probeta entallada colocada entre dos apoyos (Método Charpy) mediante un solo golpe.
Se llama RESILIENCIA (K C ) a la energía absorbida en la rotura por unidad de área de la sección posterior de la entalla.
La resiliencia es un índice de la tenacidad.
Péndulo Charpy
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Ensayo Charpy
Ensayo Charpy
A
La energí energí a absorbida por la pieza se puede calcular a partir de:
E PA = E PB + U
B La velocidad de la maza en el momento del impacto varí varí a entre 5 a 5.5 m/s
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Ensayo Charpy La entalla debe mecanizarse cuidadosamente de modo que no se
aprecien, a simple vista, estrí estrías en el fondo de la entalla, paralelas a sus generatrices.
Sólo pueden compararse los resultados obtenidos con probetas de idéntica forma y de iguales medidas.
Probeta Charpy tipo A (entalla en V) 0.25 r
45
55
o
10
7.5
5
4
Probeta Charpy tipo B (entalla en U) 2
<1.6
55
10
7.5
5
Probeta Charpy tipo C (entalla en U) 2
55
10
7.5
5
5
Ensayo Charpy La energí a absorbida se designa siguiendo el patr ón:
# KX #/#
Valor de la energía absorbida, expresada en Julios
Anchura de la probeta (mm) (Sólo con probetas con entalla V)
Letra: U o V, dependiendo de la forma de la entalla
Energía disponible, expresada en Julios
Ejemplos:
65 KU 100 = energí energía absorbida de 65 J, en un ensayo con energía nominal de 100J, c on energí empleando una probeta con entalla en U. 83 KV 150/7.5 = energí energía absorbida de 83 J, en un ensayo de energí energía nominal 150 J, empleando una probeta con entalla en V de 7.5 mm de anchura.
Efecto de la temperatura en el ensayo Charpy 400
s o i l u J
270
135
-240
-130
-20
, ºC
90
200
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Problemas y Ejercicios
Ejercicio 6 6. En un ensayo con el péndulo Charpy, la maza de 25 kg cayó desde una altura de 1 m y después de romper la probeta de sección 80 mm 2 se elevó a 0.4 m. Calcular: (a) la energía de la rotura, (b) la resiliencia. Solución:
a) La energía de la maza en el punto A será toda potencial y se calculará como E A
=
mg H A
siendo H A A , la altura de que alcanza la maza contada desde un nivel de referencia dado. Por otro lado, en el punto B, cuand o la maza tiene velocidad cero, la energía tam bién será toda potencial, y se calculará ahora como, E B
=
mg H B
La energía absorbida por la probeta se podrá determinar entonces como la pérdida de energía potencial, esto es: E A
−
E B
=
E ab
Y por tanto, E ab
=
mg ( H A
−
H B )
=
2
( 25 kg )( 9 .8 m / s )(1 m
−
0 .4 m )
=
14 7 J
b) La resiliencia, R S , se calculará como el cociente entre la energía absorbida y la sección de la probeta, esto es, R S
=
E ab S0
=
14 7 J 80 mm 2
=
1 .83 J / mm
2
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Ejercicio 7 7. A continuación se tabulan los datos obt enidos a partir de ensayos de impacto Charpy Charpy en un acero aleado 4340: 4340: Temperatura Energía de impacto (ºC) (absorbida) (J) 0
105
-25
104
-50
103
-75
97
-100
63
-113
40
-125
34
-150
28
-175
25
-200
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(a) Represente Represente los result ados en términos de energía absorbida absorbida en el impacto frente a l a temperatura. (b) Determinar Determinar la temperatura de transición dúctil-frágil definida como aquella temperatura temperatura que corresponde al valor medio de las energías máxima y mínima absorbidas. (c) Determinar Determinar la temperatura de transición dúctil-frágil definida como aquella temperatura temperatura a la cual la energía absorbida es igual a 50 J.
Ejercicio 7 Solución:
(a) La representación es algo como:
(b) La media aritmética entre las energías de impacto máxima y mínima será igual a: 105 J + 24 J Media = = 64 .5 J 2 Como se indica en la figura por m edio de la línea en trazo discontinuo, la temperatura de transición debería ser de 100ºC. (c) Trazando directamente en la curva representada, para el valor de 50 J le corresponde una temperatura de aproximadamente -110ºC.
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