Republica Bolivariana de Venezuela Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda” Área de Tecnología Cátedra: Lab. de Ciencia de los materiales Profesora: Nelida Velasco
Realizado por: Harydee Querales CI: 17.665.304 S: 15 Carmen Colina C.I: 17.841.337 Punto Fijo, Marzo de 2007
INTRODUCCION Los materiales tienen diversas propiedades, en la que se incluyen las propiedades térmicas, eléctricas, químicas y mecánicas. Las propiedades mecánicas se pueden definir como la habilidad que exhibe un material cuando es sometido a la acción de una carga. Dicho de otro modo, es la resistencia que oponen los cuerpos, frente a determinadas acciones exteriores de tipo mecánicas. Debido a que los metales tienen excelentes propiedades mecánicas, en esta práctica Nº 4 “Ensayo de Impacto Charpy” se estudia una de estas propiedades, la tenacidad, esta propiedad se define como la habilidad de un material para absorber energía sin fracturarse. El ensayo de Impacto a menudo se utiliza para evaluar el comportamiento de los materiales cuando este es sometido a un golpe súbito o intenso. De esta manera, se han diseñado muchos procedimientos para medir la tenacidad, incluyendo el ensayo Charpy el Izod. El ensayo Izod por lo general se utiliza para materiales no metálicos, en dicha prueba se aplica la carga a una muestra colocada como viga en voladizo, soportada por un extremo y en donde se golpea el otro extremo. Los resultados de este ensayo se expresa en lb * pie/pulg ó J/m. En cambio, en el ensayo Charpy, un péndulo pesado, que inicia su movimiento desde una altura inicial, describe un arco y posteriormente golpea y rompe la probeta; llega a una altura final menor. Si se conocen las alturas inicial y final del péndulo, se puede calcular la diferencia en su energía potencial. Esta diferencia es la energía de impacto absorbida durante la falla o ruptura de la probeta. En el caso del Ensayo Charpy, la energía por lo general se expresa en libra-pie (lb*pie) o en Joules (J).En esta practica Nº 4 se realizan las pruebas de Impacto a través del Ensayo Charpy.
OBJETIVOS Objetivo General: Determinar la resistencia (tenacidad) de los materiales por medio del método Charpy para el ensayo de impacto a fin de valorar la tenacidad y los efectos de la temperatura en el comportamiento del tipo de fractura (dúctil o frágil) para un material dado. Objetivos Específicos: Introducir al estudiante en el uso del péndulo Charpy para el ensayo de impacto mediante el cálculo de la resistencia (tenacidad) para acero SAE 1010. Diferenciar el tipo de fractura dúctil o frágil en probetas tipo charpy de acero SAE 1010. Aplicar el concepto de temperatura de transición.
PROCEDIMIENTOS
Previamente antes de comenzar la practica se debió colocar (1) probeta en un envase contenido alcohol y hielo seco durante un tiempo aproximado de 10 a 15 minutos. Procedimiento no realizado por falta del hielo y alcohol. Así mismo se coloco (1) probeta en un horno eléctrico (mufla) a una temperatura aproximada a los 300ºC. Se dejo una de las probetas a temperatura ambiente. Y se procede a realizar los ensayos correspondientes a cada probeta. Se coloco una probeta con entalladura tipo charpy entre las mordazas paralelas de la maquina. Luego se procede a dejar caer el péndulo desde una altura conocida que golpea la muesca, en su desviación descendente, de esta manera logra fracturarla. Seguidamente se procede a tomar la lectura directamente de la maquina, correspondiente a la cantidad de energía absorbida durante el impacto.
DATOS Y RESULTADOS Probeta 1 (caliente a 300 ºC): = 250J – 1J = 249 Joule de energía absorbida durante el impacto. Presenta mucha ductilidad. Probeta 2 (Temperatura ambiente): (a 37ºC) = 180 J – 1 J = 179 de energía absorbida durante el impacto. Presenta ductilidad. Probeta 3 (frío): = 50J – 1J = 49 Joule de energía absorbida durante el impacto. Presenta fragilidad.
Área transversal de la probeta = 80 m2
Calculo de la resiliencia Probeta caliente (300 ºC): Resilencia = E = ∆
249 J = 3.11 J/m2 80 m2
Calculo de la resiliencia Probeta a temperatura ambiente: Resilencia = E = ∆
49 J = 0.61 J/m2 80 m2
Calculo de la resiliencia Probeta en frío: Resilencia = E = 179 J = 2.23 J/m2 ∆
80 m
DISCUSION DE RESULTADOS
Al realizar “El ensayo de Impacto Charpy” se obtuvieron los siguientes resultados: Probeta 1: 249 Joule de energía absorbida durante el impacto. Probeta 2: 179 Joule de energía absorbida durante el impacto. Probeta 3: 49 Joule de energía absorbida durante el impacto. Probeta a temperatura ambiente: el comportamiento debe estar entre dúctil y frágil. Probeta en caliente: más dúctil. Probeta en frió: es frágil.
El acero al carbono a diferentes temperaturas tiene distintos comportamientos. Durante el desarrollo de la práctica se pudieron observar los diferentes comportamientos de este pudiéndose determinar la resilencia en obtenida del ensayo al que se someten los materiales para medir la cantidad de energía que son capaces de absorber antes de romperse mediante un golpe.
ANEXOS Factores que afectan la ductilidad y fragilidad de los materiales a parte de la temperatura. Los factores que afectan la ductilidad fragilidad de los materiales son el roce, la fatiga y el desgaste cuyos agentes van a depender del funcionamiento que se le de al material
Función de la entalladura de la pieza o de la probeta. La entalladura es para que la fisura se propague por medio de la probeta.
CONCLUSION En la práctica Nº 4 “Ensayo de Impacto Charpy” se realizo la medición de la tenacidad de varias probetas de acero al carbono que se encontraban a diferente temperatura: fría, caliente y
a temperatura ambiente para determinar el
comportamiento de estos (dúctil ó frágil) cuando es sometido a una prueba de impacto. El ensayo de impacto describe la repuesta de un material a una carga aplicada rápidamente. El ensayo de Charpy es uno de los más típicos. La energía que se requiere para fracturar la probeta se mide y puede utilizarse como base de comparación de diversos materiales, probados bajo las mismas condiciones. Además, se puede determinar la temperatura de transición por encima de la cual la materia fallará de manera dúctil, en vez de fallar de manera frágil.
