PRUEBA DE IMPACTO CHARPY
La prueba de impacto charpy , también conocida como V-Notch, esta estandarizada dentro de pruebas de alta tensión, de la cual se determina la cantidad de energía absorbida por un material durante la fractura. Esta energía absorbida es una medida del material, como la dureza para estudiar la transición frgil-d!ctil, la misma "ue depende de la temperatura. #e aplica e$tensamente en la industria puesto "ue es fcil preparar y mane%ar, los resultados se puede obtener de forma rpida y económica. &ero &ero una una des' des'en enta ta%a %a impo import rtan ante te es "ue "ue todo todos s los los resu result ltad ados os son son sola solame ment nte e comparati'os. La prueba fue desarrollada en ()*+npor un científico francés, donde era necesario entender los problemas de la fractura de na'es durante la segunda guerra mundial. #e lo utiliza hoy en muchas industrias para los materiales de pruebas de edificios en especial para tener una 'isión clara de la destrucción de los edificios durante las tormentas, es usado en la construcción de los recipientes de presión, puentes y otros. Esta prueba consiste en impactar una probeta estndar mediante un péndulo "ue se de%a caer de cierta altura, la prueba de impacto se realiza diferentes temperaturas de acuerdo a lo e$igido por los estndares o como se lo re"uiera realizar. realizar. El resultado se mide en oules o en Libra-pie. #i bien los ensayos estticos de tracción permiten conocer la capacidad de resistencia y de deformabilidad de un metal cuando se lo somete a un esfuerzo progresi'o, aplicad aplicado o lentame lentamente nte estas estas propied propiedades ades pueden pueden 'ariar 'ariar seg!n seg!n la natural naturaleza eza de las cargas y condiciones de traba%o a la "ue se halla sometida. Es por ello, "ue en muchos casos se deben considerar los factores "ue inciden en la destrucción de la pieza de acuerdo al empleo practico del mecanismo o estructura a la "ue pertenece ya 'eremos por e%emplo, "ue si el metal soporta tensiones dinmicas sucesi sucesi'a 'as s fati fatiga/ ga/o o estt esttica icas s a ele' ele'ad adas as tempe tempera ratu turas ras,, la fractu fractura ra se origi origina na al disminu disminuir ir su resiste resistencia ncia,, en cambio cambio en elemento elementos s sometid sometidos os a efectos efectos e$terio e$teriores res instantneos instantneos o 'ariaciones 'ariaciones bruscas de cargas, su falla se produce generalmente al no acep acepta tarr defo deform rmac acio ione nes s o pls plsti tica cas s o por por frag fragil ilid idad ad,, aun aun en a"ue a"uell llos os meta metale les s considerados como d!ctil. En estos casos, es con'eniente analizar el comportamiento de metal en e$periencias de cho"ue o impacto. Las ondas de tensión generadas pueden no propagarse, pro'ocando la rotula por deformaciones localizadas. Las propiedades mecnicas de los materiales sometidos a efec efecto tos s din dinmi mico cos s de cho" cho"ue ue se 'en 'en sens sensib ible leme ment nte e modi modifi fica cado dos, s, aun" aun"ue ue los los
mecanismos de deformación plstica presumiblemente no 'arían con el modo de aplicación de carga. Los ensayos de cho"ue determinan la fragilidad o capacidad de un metal de absorber cargas instantneas, por el traba%o necesario para producir la fractura de la probeta de un solo impacto. 0tra aplicación del ensayo dinmico de cho"ue es la de comprobar los distintos grados de re'enido "ue puede alcanzarse en los aceros, como también 'erificar el correcto recocido o for%ado de los mismos, lo "ue muchas 'eces no es posible deducir de ensayos estticos, pues dan 'alores similares para a"uellos mal tratados, en estos casos el tratamiento defectuoso se pone de manifiesto en las pruebas de impacto sobre probetas entalladas, al obtener 'alores muy inferiores de su resiliencia. EFECTOS FRAGILIZANTES
La falla por fragilidad resulta, ocasionada por di'ersos factores "ue act!an %untos o separadamente, modifican las características mecnicas de los metales. 1e los muy 'ariados estudios realizados pudo comprobarse "ue tres son las causa mas importantes de a"uellas 'ariaciones2 La 'ariación en la 'elocidad de la deformación producida por la rapidez en la aplicación de la carga, la aparición de estados comple%os de tenciones generados por el 3efecto de forma4, y la ba%as temperaturas "ue disminuyen la tenacidad de los metales. Los 'alores de traba%o o energía necesaria para producir, la rotura 'aria con la temperatura, es necesario fi%ar lo "ue llamaremos temperatura de transición, es decir, a"uella en la cual el material cambia su capacidad de deformación d!ctil o frgil/. VELOCIDAD DE DEFORMACIONES
Las cargas descritas, de 'ariación de brusca no podrn ser analizadas de la misma manera "ue en los ensayos estticos, sino como ondas de tensión "ue al propagarse en el 'olumen de la probeta, generan deformaciones por los mismos mecanismos "ue en solicitaciones estticas, pero su propagación y acumulación sern función de la 'elocidad de 'ariación de la amplitud de tención. E$iste una 'elocidad de transición en el comportamiento de los metales 'elocidad crítica de rotura/, superada la cual la rotura se produce por deformaciones localizadas pró$imas a la zona de impacto y para deformaciones totales considerablemente inferiores alas de 'elocidades menores "ue la critica efecto fragilizante/. 5 temperatura ambiente el efecto de la 'elocidad de deformación es casi despreciable "ue indica "ue la cur'a de influencia es una buena representación del comportamiento del material.
5 medida "ue aumenta la temperatura, la 'elocidad de deformación %uega un papel mas importante en la determinación del esfuerzo de fluencia, como se indica por las pendientes mas grandes de las relaciones deformación-'elocidad. ENERGÍA DE IMPACTO
Los ensayos dinmicos de cho"ue se realizan generalmente en ma"uinas denominadas péndulos o martillos pendulares, en las "ue se 'erifican el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la "ue se de%a caer desde una altura determinada, realizndose en la mayoría de los casos. La m"uina de ensayo determina el traba%o absorbido por el material cuando este es roto un solo golpe por la masa pendular y su 'alor en 6g-m o %oule, o relacionada con la sección o 'olumen de la probeta, seg!n el método nos indicara la resistencia al cho"ue o capacidad del material para absorber cargas dinmicas de impacto resilencia/. El 'alor numérico esta dado en 7ilogramos-metros o en %oule, del traba%o gastado para producir la rotura "ueda indicada en una escala con'enientemente graduada "ue tiene la ma"uina, en donde los 'alores de los ngulos se miden sobre un cuadrante "ue se encuentra en la parte superior de la ma"uina.
8igura ( &rincipio de 8undamento de 9a"uina :harpy. MÉTODOS DE ENSAYO El ensayo consiste en aplicar rpidamente un golpe a una probeta con entalladura, con una masa en mo'imiento, con a suficiente energía cinética para romper o deformar la barra2 los resultados se e$presan corriente mente en función de la energía absorbida por unidad de rea de la sección trans'ersal, "ue se mide por la pérdida de energía cinética de la masa en mo'imiento. &ara el estado de tensión creado por la solicitación dinmica de cho"ue, la 'elocidad de aplicación de carga estandarizada es superior a la crítica de rotura, por lo "ue la deformación ser localizada con epicentro en la entalla.
Las deformaciones en la entalla son entonces suficientes para causar la rotura total del material en la raíz y por lo tanto se desarrolla una grieta a partir de la entalla. 5sí, el material mostrara un cierto grado de sensibilidad a las entallas dependiendo de la profundidad de la entalla y del ancho de la muestra
PROBETA En la norma 5#;9 E-<=, la probeta es una barra de unos ++mm de largo y de sección cuadrada de (*mm de lado, y se apoya horizontalmente por sus e$tremos. #in la entalladura, la probeta simplemente se doblaría sin poderse apreciar la energía necesaria para la rotura. La muestra constituye un concentrador o intensificador de esfuerzos e introduce un estado tria$ial de esfuerzos en su base, de tal forma "ue el esfuerzo aplicado a la probeta se intensifica en la raíz de la muestra.
8igura <
8igura = 8igura < y = tipos de probetas para ensayo :harpy en aceros. La probeta tiene una muesca en forma de V tipo 5, ma"uinada a la mitad de su longitud, la cual tiene < mm de profundidad y *,<+ mm de radio. 1icha ranura tiene el ob%eto de "ue la probeta se rompa en un solo impacto. 5dems la ranura garantiza el rompimiento de la probeta por una sección controlada. Las muescas sern bien lisas, pero su pulido se ha demostrado "ue puede ser innecesario. &or otra parte la fractura comienza por los sitios donde la concentración de tenciones es mayor. Es por a"uello "ue las muescas presentan en un material "ue conlle'a un aumento en la fragilidad. SUPERFICIE DE ROTURA Las fracturas por fle$ión por cho"ue se originan por acción de las tenciones normales m$imas en el plano de la entalla, 'ariando desde la completamente frgil cristalina brillante u opaca, hasta la completamente d!ctil por deslizamiento o fibrosa.
