ENSAYO DE IMPACTO CHARPY

ÍNDICE

1. TITULO 1 2. OBJETIVOS

1

Objetivo General: 1 Objetivos Específicos:

1 1

3. MARCO TEÓRICO

3

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL 5. INFORME

3

Realic icee los los cálc cálcul ulos os para para obte obtene nerr la resi resili lien enci ciaa de cada cada 5.1. Real

probeta....................................3 probeta................................... .3

5.2. ¿Qué es resiliencia y tenacidad...........................................................................! 5.3. Realice un dia"ra#a esfuer$o defor#aci%n de los #ateriales &ue se reali$aron los

ensayos

y

#uestre

la

resiliencia.................................................................................

5.4 'onsulte en tablas el valor de la resiliencia de los #ateriales &ue se reali$aron los ensayos y co#pare con los &ue calcul%......................................................................(

5.5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES )

6 ANEXOS 9

* FOTOS 7. BIBLIOGRAFÍA............................................................................................. .....................12

0

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1. TITULO:

ENSAYO DE IMPACTO CHARPY

2. OBJETIVOS *.+ Objetivo Objetivo General  'onocer el funciona#iento de una #á&uina para el ensayo de i#pacto ,'-arpy donde se produce una absorci%n absorci%n de ener"ía/ ener"ía/ y las diferencias diferencias de dure$a &ue e0isten entre cada uno de los #ateriales utili$ados en la industria y en el laboratorio/ deter#inando así el tipo de #aterial id%neo a e#plear para reali$ar al"1n trabajo de in"eniería con se"uridad. *.* Objetivos Específicos: 'onocer el funciona#iento de la #á&uina. 2eter# 2eter#ina inarr e0p e0peri# eri#ent ental# al#ent entee la resilie resilienci nciaa ,o ener"í ener"íaa absorbi absorbida da del c-o c-o&ue &ue producido por al"unos #ateriales #etálicos a través de la reali$aci%n del ensayo ensa yo o prueba de i#pacto tipo '-arpy. 'o#parar la absorci%n de car"a de i#pacto de diferentes #ateriales #etálicos para i"ual condici%n de ensayo. 'o#probar si una #a&uina o estructura fallará por fra"ilidad bajo las condiciones &ue le i#pone su e#pleo/ #uy especial#ente cuando las pie$as e0peri#entan conc concent entrac raci% i%nn de tensi tension ones/ es/ por ca#b ca#bio ioss brusc bruscos os de secc secci% i%n/ n/ #eca #ecani ni$ad $ados os incorre incorrectos ctos// etc/ etc/ o bien bien verifica verificarr el correct correctoo trata# trata#ien iento to tér#ic tér#icoo del #ateria #ateriall ensayado. Reali$ar un ensayo de i#pacto a #ateriales diferentes con el fin de calcular la ener"ía absorbida por #edio del ensayo c-arpy. 'onocer c%#o se fijan las condiciones de ensayo/ c%#o se reali$a el ensayo y &ué infor#aci%n se puede e0traer a partir de los datos re"istrados. • •

•

•

•

•

3. MARCO TEÓRICO ara poder seleccionar un #aterial &ue resista un c-o&ue o "olpe intenso y repentino/ debe #edirse su resistencia a la ruptura #ediante una prueba de i#pacto. 4e -an dise5ado procedi#ientos de ensayo/ incluyendo/ el ensayo '-arpy. El cual consiste en una #uestra del #aterial #aterial &ue se va a ensayar/ ensayar/ en for#a de una barra cuadrada/ la cual puede contener o no una #uesca en for#a de 6/ ya &ue éstas #iden de #ejor #anera la resistencia del #aterial a la propa"aci%n de la fractura. 7al #uestra se "olpea con un péndulo oscilante/ calibrado y así/ se obtiene la ener"ía absorbida. En el ensayo/ el péndulo/ parte de una altura -o/ "ira describiendo un arco/ "olpea y ro#pe la #uestra del #aterial/ alcan$ando una elevaci%n final -f. 'onociendo la elevaci%n inicial y final del péndulo/ se puede obtener







deno#in deno# inars arsee tenac tenacid idad ad del del #ate #ateri rial al.. 8a te#p te#pera eratu tura ra ta#b ta#bié iénn jue" jue"aa un papel papel #uy #uy i#portante en cuanto al ensayo '-arpy/ ya &ue: = #ayor te#peratura es #ayor la ener"ía para ro#per el #aterial/ y con poca te#peratura/ el #aterial/ se fractura con poca ener"ía absorbida. = te#peraturas elevadas el #aterial se co#porta de #anera d1ctil con "ran defor#aci%n y estira#iento antes de ro#perse. = te#peraturas reducidas el #aterial es frá"il y se observa poca defor#aci%n defor#aci%n en el punto de fractura. fractura. 8a te#peratura te#peratura de transici%n es a&uella a la cual el #aterial ca#bia de presentar una fractura d1ctil a una frá"il.

F!"#$ 1: Es&ue#a de la #á&uina de ensayo de i#pacto '>=R?







•

robetas de distintos #etales.

•

@á&uina para ensayo '-arpy.

•

'alibrador.

•

>ojas "uías.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL +. *. 3. D. ;. !. (. ). H. +. ++. ++. +*. +3. +D. +D. +;. +!. +(.

@ove @overr el indi indica cado dorr de la escal escalaa "rad "raduad uadaa AB"# AB"#CC a cer cero. o. 8eva 8evant ntar ar el el pénd péndul uloo -ast -astaa la alt altura ura en en la cual cual lle"a lle"a al se"u se"uro. ro. one onerr el el se" se"ur uroo en en el el bra bra$o $o del del #ar #arti till llo. o. =cci =c ciona onarr el el fre freno no de la #a&ui #a&uina na ,por ,por se" se"uri uridad dad. . 4ele 4elecci ccion onee la prob probet etaa a ensay ensayar ar ,se"1 ,se"1nn list listaa de #ate #ateri rial ales es.. 'olo 'o lo&u &uee la prob probet etaa de prueb pruebaa en los los apoy apoyos os de la #á&u #á&uin inaa corr corres espo pond ndie ient ntee a la altura -F procurando &ue &uede centrada. 8a probe probeta ta se col coloca ocara ra con con el el ent ental alle le -ac -acia ia adent adentro ro bic b icar arse se fre frent ntee a la la esca escala la "ra "radu duad adaa AB"# AB"#C. C. Re"ula Re"ularr el indi indicad cador or a una una #edid #edidaa &ue se la la pueda pueda leer leer fáci fácil#e l#ente nte ,cero ,cero o uno. uno. Quitar el freno. bic b icars arsee fren frente te al se"uro se"uro del del bra bra$o $o del del #art #artil illo lo Quitar el se"uro 2ejar 2ejar &ue &ue el #arti #artillo llo "olp "olpee ee la probe probeta ta en en el plan planoo de si#et si#etría ría del del ental entalle le y sobre sobre la la cara opuesta a la &ue lo contiene. 8eva 8evant ntar ar el fren frenoo y fre frena narr el el #ar #arti till llo. o. Obser Ob servar var la #edi #edida da indi indicad cadaa en la esca escala la "rad "radua uada da AB"# AB"#CC 7o#e 7o#e la la lectu lectura ra del del indic indicado adorr y anote anote el resul resultado tado en su "uía "uía de labo laborato ratorio rio.. roce roceda da a real reali$ i$ar ar los los cál cálcu culo los/ s/ con con las las #edi #edida dass to#a to#ada das. s.

5. INFORME 5.1 5.1. C&LCULOS Y AN&LISIS ISIS >O9= 2E '=8'8O4 E.v ,B ,B"# Ener"ía al al va vacío. E.ens.,B"# Ener"ía durante el ensayo. E.o ,B"# Ener"ía absorbida por la probeta. 4.o ,c#* Irea de secci%n transversal de la probeta. BEoJ4o Resiliencia. Bpro# Resiliencia pro#edio.







1

15,47

14,9

0,57

54*10^(-6)

10555,55



15,47

15

0,47

45*10^(-6)

10444,44

!

15,47

14,8

0,67

49*10^(-6)

13673,47

"

15,47

14,8

0,67

#

15,47

14,9

0,57

52,47*10^( -6) 50*10^(-6)

K $rome%&o' 1"1"""# 1"1"""# C*+C,+S C*+C,+S TENACIDAD (Eo) Eo= E pi− E practica 1. Eo =15,47−14,9

Eo=0,57 ( kgf ∗m) Eo=0,47 ( kgf ∗m ) 3. Eo =15,47 − 14,8

Eo=0,67 ( kgf ∗m ) 4. Eo=15,47 −14,8

Eo=0,67 ( kgf ∗m ) 5. Eo =15,47 −14,9

Eo=0,57 ( kgf ∗m ) 2

m S¿ ) −3

−3

2

S = 9,9∗10 + 5,3∗10 ( m )

12769,20145

11400







K =

Eo So

1. K =

0,57 (−6)

54∗10

Kgf

K =10555,55

2. K =

2

m

0,47 (−6)

45∗10

Kgf

K =10444,44

3. K =

m

0,67 (−6)

49∗10

Kgf

K =13673,47

4. K =

2

m

2

0,67 (−6)

52,47∗10

K =12769,20145

5. K =

Kgf 2

m

0,57 (−6)

50∗10

K =11400

Kgf m

2

ESI+IENCIA 0EDI









Kgf K prom prom =11768,53229 2 m

.- Tabla Alm&n&o Ev(Kgm) 1

15,47

E ens (Kgm) 10,7



15,47

13,6

1,87

!

15,47

13,6

1,87

"

15,47

13,5

1,97

#

15,47

11,7

3,77

K $rome%&o

55248

Eo(kgm)

S(m²)

K(Eo/S)

4,77

60*10^(-6)

79500

43,24*10^( -6) 48*10^(-6)

43240

Kgf m

2

C*+C,+S C*+C,+S TENACIDAD (Eo) Eo= E v − E ens 1. Eo =15,47−10,7

Eo= 4,77 ( kgf ∗m ) Eo=1,87 ( kgf ∗m)

48,23*10^( -6) 51,15*10^( -6)

38950 40850 73700







Eo=3,77 ( kgf ∗m )

CA+C,+ CA+C,+ ESI+IENCIA (K) K =

Eo So

1. K =

4,77 (−6)

60∗10

Kgf

K =79500

2

m

−6 ¿ 43,24 ∗10 2. K =

1,87

¿

K = 43240

3. K =

m

2

1,87 (−6)

48∗10

K =38950

4. K =

Kgf

Kgf m

2

1,97 (−6 )







Kpromedio Kpromedio =

79500 + 43240 + 38950 +40850 + 73700

Kpromedio Kpromedio =55248

5.2. 5.2.

5

Kgf m

2

'%U( '% U( ES RESI RESILI LIEN ENCI CIA A Y TENA TENACI CIDA DAD) D)

Resiliencia Este concepto se refiere a la capacidad &ue los #ateriales tienen de acu#ular ener"ía elástica antes de volverse viscosos o entrar en ré"i#en de fluencia.

ero para decidir entre diferentes tan&ues a presi%n/ cerc-as o ala#bres/ tene#os &ue saber &ué es la tenacidad. 7enacidad 8a tenacidad cuantifica la ener"ía total de un #aterial -asta la fractura Ko entalla. En el pri#er caso/ este concepto se utili$a para condiciones estáticas/ y el se"undo para diná# diná#ic icas as.. n naa enta entall llaa es un con conce cent ntrad rador or de tensi tensione ones/ s/ co#o co#o "riet "rietas as o -u -uec ecos os en #ateriales/ en donde las tensiones au#entan debido a la #enor coalescencia entre las #olé #olécul culas as en su pro0i pro0i#i #ida dad. d. or este este #oti #otivo vo// al"u al"unos nos #ate #ateri rial ales es d1 d1ct ctil iles es pu puede edenn fracturarse o a"rietarse en entallas.

5.3. 5.3.

C*+,"- C*+," -// /+ $0$0-$, $, /- $-*# $-*# / -$ #/, #/,- -/+ /+$ $ / -*, $/# $/#$ $-/ -/,, "/ ,/ #/$- #/$-$ $#* #*+ + -*, /+,$7*, 7 *8$#/ *+ -*, "/ $-"-9.

A-"+* G.+.3.*. ROLE2=2E4 @E'IML'=4







Resiliencia @ediante la Resiliencia se #ide el "rado de tenacidad o de ductilidad del acero a una deter# deter#in inada ada te#p te#pera eratu tura ra ,"ene ,"enera ral# l#en ente te// se estab estable lecen cen valo valore ress de resil resilie ienci nciaa a te#peratura a#biente/ a '/ o a te#peratura de <*'. El ensayo &ue proporciona el dato de la resiliencia del acero consiste en el ensayo de fle0i%n por c-o&ue sobre una probeta '-arpa/ &ue es una probeta entallada de #edidas nor#ali$adas se"1n la ME (D(;<+:+HH*. @ediante dic-o ensayo/ la resiliencia/ #edida en julios ,9/ se deter#ina a una te#peratura prefijada. Srecuente#ente/ las nor#as de producto e0i"en &ue las probetas absorban absor ban una ener"ía de d e i#pacto #ayor &ue *( 9 a una un a te#peratura de ensayo ensa yo prefijada. = dic-a te#peratura se le deno#ina entonces 7*(9. 2e tal for#a/ los aceros se suelen desi"nar identificando su tipo #ediante la si"uiente no#enc no#encla latu tura ra &ue &ue -ace -ace refer referen enci ciaa a su lí#i lí#ite te elás elásti tico co y "rado "rado ,refe ,referen renci ciaa a la resiliencia/ se"1n el for#ato si"uiente:

S YYY XX/ 2onde/

YYY indica el lí#ite elástico ,en MJ## * XX indica las especificaciones de resiliencia de los distintos "rados de acero de acuerdo a la si"uiente tabla:







•

•

•

5.5. • • • •

•

8os 8os ensa ensayo yoss diná diná#i #ico coss de c-o& c-o&ue ue se real reali$ i$an an "ene "enera ral# l#en ente te en #á&u #á&uin inas as deno deno#i #ina nada dass pénd péndul ulos os o #arti artill lloo pend pendul ular ares es// en las &u &uee se veri verifi fica ca el co#porta#ie co#porta#iento nto de los #ateriales #ateriales al ser "olpeados por una #asa conocida a la &ue se deja caer desde una altura deter#inada. 8a te#peratura te#peratura ta#bién jue"a un papel #uy i#portante i#portante en cuanto a los ensayos ensayos de i#pacto/ ya &ue: = #ayor te#peratura es #ayor la ener"ía para ro#per el #aterial/ y con poca te#peratura/ el #aterial/ se fractura con poca ener"ía absorbida. = te#p te#pera eratu tura rass eleva elevada dass el #ate #ateria riall se co#p co#por orta ta de #aner #aneraa d1 d1ct ctil il con "ran "ran defor#aci%n y estira#iento antes de ro#perse. = te#peraturas reducidas el #aterial es frá"il y se observa poca defor#aci%n en el punto de fractura. 8a te#peratura de transici%n es a&uella a la cual el #aterial ca#bia de presentar una fractura d1ctil a una frá"il. 8os ensayos de c-o&ue deter#inan la fra"ilidad o capacidad de un #aterial de absorber car"as instantáneas/ por el trabajo necesario para introducir la fractura de la probeta de un solo c-o&ue/ el &ue se refiere a la unidad de área/ para obtener lo &ue se deno#ina resiliencia.

RECOMENDACIONES 7ener 7ener en cuenta las #edidas de se"uridad al #o#ento de utili$ar la #á&uina. 8os ensayos deberán reali$arse a te#peratura a#biente. 8a #uestra debe alcan$ar el e&uilibrio tér#ico en toda su #asa. 8a velocidad de i#pacto no deberá variar/ a los efectos co#parados/ de los valores nor#ali$ados. 8os valores de la velocidad/ ener"ía de i#pacto/ te#peratura de ensayo y tipo de probeta deberán consi"narse al co#ien$o co #ien$o del infor#e sobre la e0periencia reali$ada.









robeta de =cero antes del i#pacto

'olocando la probeta en la #á&uina para ensayo de L#pacto '>=R?







robeta de alu#inio después del i#pacto

ENSAYO DE IMPACTO CHARPY

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