Probeta CHARPY lista para ensayar
CHOQUE
En
elementos sometidos a efectos exteriores instantáneos o variaciones bruscas de
las cargas, las que pueden aparecer circunstancialmente, su falla se produce
generalmente, al no aceptar deformaciones plásticas o por fragilidad, aun en
aquellos metales considerados como dúctiles. En estos casos es conveniente
analizar el comportamiento del material en experiencias de choque o impacto.
El
ensayo de tracción estático nos da valores correctos de la ductilidad de un metal, no resulta preciso para
determinar su grado de tenacidad o fragilidad, en condiciones variables de
trabajo.
Los
ensayos de choque determinan, pues, la fragilidad o capacidad de un material de
absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para introducir la
fractura de la probeta de un solo choque, el que se refiere a la unidad de área,
para obtener lo que se denomina resiliencia. Este nuevo concepto, tampoco nos
ofrece una propiedad definida del material, sino que constituye un índice
comparativo de su plasticidad, con respecto a las obtenidas en otros ensayos
realizados en idénticas condiciones, por lo que se debe tener muy en cuenta los
distintos factores que inciden sobre ella.
Resumiendo
diremos que el objeto del ensayo de choque es el de comprobar si una maquina o
estructura fallará por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo,
muy especialmente cuando las piezas experimentan concentración de tensiones,
por cambios bruscos de sección, maquinados incorrectos, fileteados, etcétera,
o bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado.
MÉTODO DE ENSAYO.
Los
ensayos dinámicos de choque se realizan generalmente en máquinas denominadas péndulos
o martillo pendulares, en las que se verifica el comportamiento de los
materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se deja caer desde
una altura determinada, realizándose la experiencia en la mayoría de los
casos, de dos maneras distintas el método Izod y el método Charpy. En ambos
casos la rotura se produce por flexionamiento de la probeta, por lo que se los
denomina flexión por choque.
FLEXIÓN POR CHOQUE SOBRE BARRAS SIMPLEMENTE APOYADAS (MÉTODO CHARPY)
Con
la finalidad de que el material esté actuando en las más severas condiciones,
el método Charpy utiliza probetas ensayadas (estado triaxial de tensiones) y
velocidades de deformación de 4,5 a 7m/s, entorno recomendado por las normas el
de 5 a 5,5m/s.
Las
probetas se colocan, como muestra la figura siguiente, simplemente apoyadas
sobre la mesa de máquina y en forma tal que la entalladura se encuentra del
lado opuesto al que va a recibir el impacto. En la misma figura se puede
observar la correcta posición del material como así también la forma y
dimensiones de los apoyos y de la pena del martillo pendular.
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Probeta CHARPY lista para ensayar |
Las
I.R.A.M aconsejan realizar el ensayo de choque por el método Charpy, con el
empleo de probetas entalladas aprobadas por I.S.O (Internacional Standard
Organización, ex I.S.A) que tienen las dimensiones indicadas en la figura.
La resiliencia al choque resulta, según este método, el trabajo gastado por unidad de sección transversal para romper al material de un solo golpe:
Resistencia
=K = Ao/S (Kgf/cm² o Joule/cm²)
FLEXION POR CHOQUE DE BARRAS EMPOTRADAS (METODO IZOD)
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Probeta IZOD lista para ensayar |
En
el método Izod la probeta se coloca en voladizo y en posición vertical, siendo
asegurada por la mesa de apoyo de modo tal que la entalladura quede en el plano
de las mordazas; en estas condiciones el extremo del martillo golpea al material
a 22mm de las mismas, como indica la figura anterior, pudiendo realizarse más
de un ensayo sobre la misma probeta, también puede construirse de sección
circular, que presenta la ventaja de que permite determinar la energía de
rotura sobre caras o generatrices opuestas y a diferentes profundidades de la
muestra.
MAQUINA DE ENSAYO - PENDULO SATEC
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El péndulo Baldwin de la casa SATEC Systems (USA permite realizar ensayos de flexión por choque según los métodos de Charpy e Izod y tracción por choque, con dos posiciones del martillo para alcances de 325,4 Joule (33,81 Kgfm) o bien 135,6 Joule (13,825 Kgfm), según los métodos. La
apreciación de la lectura de energía absorbida por la probeta resulta de
2 Joule/div. y de 1Kgfm/div, según el sistema de medida. El
martillo se sujeta en la posición de ensayo, según la energía
requerida, mediante una palanca que al destrabarse lo deja en libertar al
impacto. La misma palanca permite accionar un sistema de freno a cinta
para detener al golpeador una vez alcanzada la rotura. La energía de ensayo será la necesaria para producir la fractura del material en un solo golpe y quedará indicada, en el cuadrante del péndulo, por una aguja arrastrada por otra fija solidaria al eje del golpeador. |
ENSAYO
DE CHOQUE DE LAS PROBETAS EN ESTUDIO
En
cada uno de los ensayos se obtendrá el valor de energía directamente de la máquina
en Kgm (A), Para el método Charpy calcularemos la resilencia (K) que es el
trabajo por unidad de sección transversal.
Ensayos
en probetas SAE 1015
Método
Charpy:
Probeta
1 entalla en V => A
= 7,15
Kgm
K
= A/S
=> k =
7,15 Kgm/0,8 cm²
= 8,94
Kgm/cm²
Probeta
2 entalla ojo de cerradura => A
= 8,2
Kgm
K
=
8,2 Kgm/0,5 cm²
= 16,4
Kgm/cm²
Método
IZOD:
Probeta
3 => A =
16 Kgm
Probeta
4 => En ensayo fracasó.
Ensayos
en probetas SAE 1045
Método
Charpy:
Probeta
1 entalla en V => A
= 2
Kgm
K
= 2
Kgm/0,8 cm² =
2,5 Kgm/cm²
Probeta
2 ojo de cerradura => A
= 3,4
Kgm
K
= 3,4
Kgm/0,5 cm² =
6,8 Kgm/cm²
Método
IZOD:
Probeta
3 => A =
2 Kgm
Probeta
4 => A =
2 kgm
