Resistencia de Materiales: Ensayo de impacto.

UNI VERSI DAD DELACOSTA

DEPARTAM ME ENTO DECI ENCI ASBÁSI CAS ÁREADE LABORATORI O DE FÍ SI CA

FACULTAD DEI NGE GENI ERÍ A

ENSAYO DE IMPACTO Diego José Plata Solano*, Brahiner Díaz Menoza*, José Coronao*, Daniel !ra"ini* *Est#iantes I$%Ingeniería Ci"il%C#& Pro'esor( Ing. Cristian Pedraza Laboratorio de Resistencia Resistencia de Materiales Grupo: DD

)es#en

El siguiente informe concierne al ensayo al que 4 probetas de distintos materiales (cobre, aluminio, acero y bronce) serán sometidos a un impacto con la máquina de Carpy, Carpy, obser!ando as" el comportamiento de cada material material ante una misma misma prueba prueba ba#o iguales iguales condicione condiciones, s, comparan comparando do los resultados resultados obtenidos obtenidos en el laboratorio con los te$ricos, comprobando que tan e%actos y confiables son. Pala+ras &la"es Impacto, &cero, Cobre, 'ronce, &luminio, áquina de Carpy. A+stra&t

e follo*ing report concerns te trial in *ic four samples of different materials (copper, aluminum, steel and bronze) *ill be sub#ected to an impact *it te macine Carpy and obser!ing te bea!ior of eac material to te same test under te same conditions, comparing results obtained in te laboratory *it teoretical, cec+ing tat are as accurate and reliable. e-.ors Impact, steel, copper, bronze, aluminum, Carpy macine.

/0 Intro#&&i1n 20 O+3eti"os

Cuand uando o se manipu nipula lan n mater ateriiales ales es muy important importantee conocer conocer e identifi identificar car las diferente diferentess caracter"sticas y propiedades mecánicas que stos poseen. En el caso espec"fico de esta práctica, se estudiarán las propiedades como la resiliencia o resistenc resistencia ia al impacto impacto que tienen tienen los materia materiales les metálicos, mediante la aplicaci$n de las pruebas de impacto Izod y Carpy.

•

-eterminar e%perimentalmente la energ"a de impacto en el metal.

•

allar el porcenta#e de error.

•

&nalizar la influencia de la temperatura y el tipo de muesca en la energ"a.


DEPARTAMENTO DECI ENCI ASBÁSI CAS ÁREADE LABORATORI O DE FÍ SI CA

FACULTAD DEI NGENI ERÍ A

40 5#naentos Te1ri&os 40/ Ensa-o e i6a&to Char6/os ensayos dinámicos de coque se realizan generalmente en máquinas denominadas pndulos o martillo pendulares, en las que se !erifica el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se de#a caer desde una altura determinada, realizándose la e%periencia en la mayor"a de los casos, de dos maneras distintas el mtodo Izod y el mtodo Carpy. En ambos casos la rotura se produce por fle%ionamiento de la probeta, la diferencia radica en la posici$n de la probeta entallada, como se muestra en la figura por lo que se los denomina fle%i$n por coque. El pndulo de Carpy es un dispositi!o utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material. 0on ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a fle%i$n en 1 puntos. El pndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. /a diferencia entre la altura inicial del pndulo () y la final tras el impacto (2) permite medir la energ"a absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energ"a absorbida en el area deba#o de la cur!a de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia. /a !elocidad que adquiere la masa al golpear la probeta queda determinada por la altura del pndulo. ras la rotura, la masa contin3a su camino asta llegar a una cierta altura, a partir de la cual se determina la energ"a absorbida. &s" se medirá la energ"a absorbida por ese golpe. /as probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse. Este comportamiento es muy dependiente de la temperatura y la composici$n qu"mica, esto obliga a realizar el ensayo con probeta a distinta temperatura, para e!aluar la e%istencia de una temperatura de transici$n d3ctil5frágil. 678 402 Transi&i1n 7&til%'r8gil 9na de las funciones primarias de los ensayos de Carpy e Izod es determinar si un material presenta una transici$n d3ctil5frágil al ba#ar o subir la temperatura, y si lo ace en que inter!alo apro%imado de temperatura ocurre. /a transmisi$n

d3ctil5frágil está relacionada con la dependencia de la temperatura con respecto a la energ"a absorbida por el impacto. 6:8 404 Co6ortaiento e los ateriales e+io a la te6erat#ra El cinc, que de acuerdo a normas se ensaya en fle%i$n por coque entre ;:<= y >4<= C, presenta a ba#as temperaturas muy peque?a resiliencia, la que se ele!a considerablemente para !alores ligeramente superiores a la del ambiente. 0in embargo, aumentando la temperatura, tiene tendencia a disminuir su capacidad de absorber energ"a@ esta caracter"stica es de importancia si se tiene en cuenta que la disminuci$n de la ductilidad puede corresponder a temperaturas de uso del material. El comportamiento del cobre, aluminio y sus aleaciones ba#o efectos dinámicos de impacto, resulta distinto al de los aceros y el cinc, pues la disminuci$n de la temperatura acrecienta ligeramente la ductilidad. En el n"quel y sus aleaciones el aumento de la resiliencia es de importancia, al disminuir la temperatura y s$lo para !alores muy ba#os de sta se produce una ligera disminuci$n de la energ"a de rotura. El aumento de la tenacidad con la disminuci$n de la temperatura, tiene lugar en los metales que presentan estructura cristalina correspondiente al sistema c3bico de caras centradas. 618 409 Sensi+ilia a la #es&a /as muescas que son maquinadas, de fabricaci$n deficiente, o dise?adas, concentran esfuerzos y reducen la tenacidad de los materiales. /a sensibilidad de la muesca mide su efecto sobre las propiedades de un material, como tenacidad o !ida de fatiga. /as energ"as absorbidas son mucos menores en las probetas con muesca. 648

90 Desarrollo e:6eriental

Para el desarrollo de este ensayo de laboratorio se utilizamos 4 probetas de distintos materiales comoA cobre, bronce, acero y aluminio, cada uno




fue puesto en la máquina de carly para determinar que tanta energ"a absorb"a del impacto, aunque antes de eso, se izo una prueba sin probeta en la máquina para obser!ar que tanta perdida de energ"a presentaba la misma, y tenerla en cuenta a la ora de leer los resultados de cada material, luego de tomar cada uno de los datos dados por cada probeta, se dio por terminado la e%periencia.

<0 C8l&#los - an8lisis e res#ltaos <0/ Ta+las

Material

Energía dada por la maquina (J)

Aluminio

6,3

Acero

14,2

Cobre

,!

Bronce

2,!

Materiales(

5 5 5

4 Probetas (Cobre, bronce, acero y aluminio) áquina pndulo de Carpy Calibrado

5ig#ra /0 M8;#ina e Char6-

Ta+la /0 Energ"a indicada por la máquina de carpy

5ig#ra 20 Pro+etas

"erdida de energía de la maquina (J)

#,6

Ta+la 20 Perdida de energ"a presentada por la máquina.




Energía ab$orbida (J) %,&

mientras que por otro lado, las muescas afectan de forma se!era la tenacidad del material, ya que acumulan esfuerzos, por lo cual la tenacidad al impacto disminuye, y esto limita al material a absorber menos energ"a antes de romperse.

13,6 ,3

Bi+liogra'ía •

678 Ensayo de impacto Carpy -isponible enA 6ttpABB***.udistrital.edu.coA<-E>I P&C.pdfJ!ersionK7.<8

•

6:8 Calliste L, :<
•

618 Ensayos por coque -isponible enA 6ttpABB***.monografias.comBtraba#os74 BcoqueBcoque.stml8

•

648 aquina de impactos protocolo -isponible enA 6ttpABBcopernico.escuelaing.edu.coBlpinill aB***BprotocolsB&EBPC/ Q:
2,3 Ta+la 40 Energ"a absorbida por el metal <02 An8lisis e los atos

&l analizar los resultados, podemos obser!ar que el acero es el metal con mayor absorci$n de energ"a del impacto, siendo el siguiente el cobre. El aluminio es menos d3ctil que estos : primero, y finalmente siendo el menos d3ctil de todos, el bronce, por lo cual podemos decir que el bronce es el más frágil de los 4 metales. =0 Con&l#siones

-espus de realizar esta e%periencia, pudimos !er cuál de los materiales es el más d3ctil, siendo este el acero, además de determinar cuál fue el más frágil, que en este caso fue el bronce. Esto se !io refle#ado en la cantidad de energ"a absorbida por cada material, siendo el más d3ctil el que pudo absorber mayor cantidad de energ"a de impacto, y el más frágil el que pudo absorber menor cantidad antes de romperse. /amentablemente, en este e%perimento no pudimos comprobar como la temperatura y la muesca afecta la cantidad de energ"a absorbida por cada material, por lo cual se tu!o que acer una peque?a in!estigaci$n aparte y podemos concluir que ambas afectan de manera importante este e%perimento. Por un lado, la temperatura afecta la transici$n d3ctil5frágil, la cual es muy importante a la ora de determinar que tanto puede absorber un material al tener un impacto,

Resistencia de Materiales: Ensayo de impacto.

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