UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América
!ACUL"AD DE IN#ENIER$A INDUS"RIAL
LABORATORIO DE INGENIERÍA DE MATERIALES TEMA
:
PRUEBA DE CHARPY
PROFESOR
:
Ing. Rosales
ALUM LUMNO
:
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INTRODUCCIÓN
En el proceso de formación de un Ingeniero Industrial, es muy importante el conocimiento de la Ciencia de los Materiales, ya que ésta proporciona las herramientas necesarias para comprender el comportamiento general de cualquier material, lo cual es necesario a la hora de desarrollar adecuadamente diseños de componentes, sistemas y procesos que sean confiables y económicos. Cuando se manipulan materiales es muy importante conocer e identificar las diferentes características y propiedades mecnicas que éstos poseen. En el caso específico de esta prctica, se estudiarn las propiedades como la resiliencia o resistencia al impacto que tienen los materiales metlicos, mediante la aplicación de las pruebas de impacto Charpy. !e igual forma esta prctica también tiene por ob"eti#o, desarrollar habilidades para la manipulación de los instrumentos requeridos en la prctica.
I.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA Generalidades de la prueba de impacto
$Cuando un material es su"eto a un golpe repentino y #iolento, en el que la #elocidad de deformación es e%tremadamente rpida, se puede comportar en una forma mucho ms frgil que la que se obser#a en otro tipo de pruebas, por e"emplo en el ensayo de tensión. Esto, se puede obser#ar en muchos plsticos, ya que al estirarlo con mucha lentitud, las moléculas de polímero tienen tiempo de desenredarse o las cadenas de desli&arse entre sí y permitir deformaciones plsticas grandes. 'in embargo, si se aplica una carga de impacto, el tiempo es insuficiente para que esos mecanismos "ueguen un papel en el proceso de deformación, y los materiales se rompen en forma frgil, Con frecuencia se usa un ensayo de impacto para e#aluar la fragilidad de un material ba"o estas condiciones. En contraste con el ensayo de tensión, en el de impacto las tasas de deformación unitaria son mucho mayores(
Temperatura de transición de dctil a !r"#il$ Es la temperatura deba"o de la cual un material se comporta de forma frgil en un ensayo de impacto. El cambio de d)ctil a frgil también depende de la #elocidad de deformación. *n material que se somete a un golpe de impacto en ser#icio debe tener una temperatura de transición menor que l a temperatura del entorno.
Esta temperatura sir#e adems como referencia en la selección de materiales, debido a que asegura que la temperatura ms ba"a a la que el material estar e%puesto esté muy por encima de la temperatura de transición de d)ctil a frgil.
Relación con el dia#rama es!uer%o de!ormación +a energía necesaria para romper un material durante un ensayo de impacto, no siempre se relaciona con la resistencia a la tensión. En general, los metales que tienen alta resistencia y a la #e& gran ductilidad, tienen buena tenacidad a
la tensión. 'in embargo, este comportamiento cambia cuando las #elocidades de deformación son altas. sí, dicha #elocidad puede despla&ar la transición de d)ctil a frgil.
Desi#nación de e&e del esp'cimen +a orientación con que se sacan las probetas de los lingotes de las laminaciones de acero, permite que esta adquiera mayor o menor resistencia ante la fractura por impacto. 'e puede #er como el corte de la muesca y su orientación -el plano coincide paralela o perpendicularmente al e"e de flu"o de las fibras naturales -de laminación del espécimen. +a orientación de la muesca se designa por la dirección en que la fractura se propaga/ cuando el plano de la muesca es diagonal a la dirección de las fibras del espécimen, es decir sobre el plano %y0& de la laminación, el espécimen puede tener mayor resistencia al impacto, que el que podría tener el espécimen cortado en la dirección y&0%, el cual tendría una menor resistencia al impacto y por lo tanto se fracturaría ms fcilmente, y por )ltimo el espécimen cuyo plano de muesca est en dirección %0y& presentaría el mayor grado de resistencia a la fractura, ya que la orientación de la muesca est en un plano trans#ersal a la dirección de las fibras del espécimen.
Descripción #eneral de la m"(uina +a mquina consta de dos parales paralelos, totalmente perpendiculares a su base fi"ada en el mesa, estos parales soportan un e"e, el cual sostiene al péndulo, que en su parte inferior tiene el martillo. El martillo tiene un determinado peso y dimensiones que cumplen con la norma '1M E023. En la base se encuentra una prensa o soporte de la probeta, su fin es su"etar las probetas cuando el péndulo las golpea.
II$ DATO) *R+CTICO) MATERIA,E) - E.UI*O)/ *RO0ETA CON MUE)CA DE )T 12 3 4$2 5
)T 12 En lemania, la norma !I4 56577 clasifica los aceros para construcción en general, en función de su resistencia a la tracción. !e esta forma, la designación )T 12 corresponde a un acero con resistencia a la tracción entre 82 a 97 :gf;mm 2. !ependiendo del contenido de Carbono, esta designación incluye un dígito separado por un guión.
M+.UINA DE IM*ACTO DE C6AR*-
CA,I0RADOR *IE DE RE- 7 8ERNIER Calibrador #ernier es uno de los instrumentos mecnicos para medición lineal de e%teriores, medición de interiores y de profundidades ms ampliamente utili&ados. 'e creé que la escala #ernier fue in#entado por un portugués llamado
35 por
GONIÓMETRO +os goniómetros funcionan como una falsa escuadra pero poseen un transportador en el cual se puede leer directamente el ngulo. *no de los ms sencillos est constituido por un semicírculo graduado -transportador y un bra&o mó#il que tiene un índice señalador de ngulo -Imagen 5. El bra&o mó#il puede girar teniendo como e"e el centro del semicírculo. Estn construidos de acero ino%idable. El goniómetro uni#ersal est formado por dos reglas -Imagen 5, una de ellas pro#ista de un limbo graduado y la otra de un #ernier circular y de un anillo dentro del cual puede girar el limbo o disco graduado de la primera regla. 7B con lecturas de 7B a 7B, 7B a 7B, 7B a 7B y de 7B a 7B.
*ROCEDIMIENTO 95 'e coloca la probeta en el soporte para pruebas de impacto y se a"usta, fi"ndola para que quede alineada la muesca con la hori&ontal.
25 'e coloca el péndulo Charpy a 7B con respecto a la #ertical y se suelta. 'e debe detener el péndulo para que solo impacte una #e& con la probeta.
:5 'e retira la probeta del soporte y se procede a medir la distancia del punto a la #ertical y el ngulo con la #ertical, utili&ando el ?ernier y el goniómetro respecti#amente.
TA0,A DE RE)U,TADO) MATERIA,
IM*ACTO N;
MOMENTO
9
+NGU,O 56
°
DI)TANCIA 3mm5
89D
5>.59
2
n05
27 ° 35
D
25.89
:
n
35 ° 25
D
29.A7
1
n5
40 ° 45
D
2.2
)T 12
III$ TEOR
Facemos la primera prueba y obser#amos que el material no sufre ning)n cambio #isible. En el segundo impacto se puede notar algunos desni#eles en la estructura del material debido a la fuer&a de prueba reali&ada. El impacto 3 es el momento $n(, es decir el momento donde se #ence el límite de resistencia y es cuando aparece la fisura.
I8$ ANE>O) Goniómetro en la primera medición
9ER Impacto
:ER Impacto
2DO Impacto
1TO Impacto
8ista de la !isura en la probeta
8$ )UGERENCIA)
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Hespetar las señales de seguridad que estn demarcadas alrededor de la mquina. Cuando la mquina se est preparando para cualquier prueba, debe mantenerse puesta la tranca de seguridad, ya que de no ser así, el sistema de freno podría fallar y causar lesiones al operario. En el momento de soltar el péndulo, las personas que estén obser#ando la prueba deben ale"arse apro%imadamente un metro de la mquina para e#itar ser golpeados por los fragmentos de las probetas. 'olamente deben ser utili&adas probetas tipo estndar, seg)n lo especificado en la norma técnica '1M E023, de las dimensiones y materiales para los cuales se ha diseñado la mquina. El sistema de freno debe ser accionado solamente por una persona, que para tal fin debe poner las dos manos sobre la mani#ela que permite liberar el péndulo de la posición esttica. l reali&ar una prueba, esta debe ser definida correctamente, de manera que la mquina sea graduada por el encargado para tal fin. +a mquina debe ser pro#ista con los aditamentos adecuados para el tipo de prueba de impacto de Charpy. En el momento de subir el péndulo a la posición esttica, es necesario que el mo#imiento sea hecho por una sola persona, preferiblemente por un hombre/ debe subirse con una sola mano -derecha, el giro que reali&a el bra&o de la persona debe ser paralelo al plano de giro del péndulo y en ning)n momento se debe e"ercer fuer&as por fuera de éste plano, ya que pude ser peligroso y dañino para la mquina.
8I$ 0I0,IOGRAFIA •
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':E+4!, !onal H., $Ciencia e Ingeniería de los Materiales(, 1homson Editores. Mé%ico, 2778, Cuarta edición, <g. 2>5. httpG;;copernico.escuelaing.edu.co;lpinilla;;protocols;M1E;05.html httpG;;.utp.edu.co;php;re#istas;'cientiaEt1echnica;docsL1<;57>8AA=270 =278.pdf
