UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA

NDICE

1. TITULO 12. OBJETIVOS 1Objetivo General:1Objetivos Especficos:13. MARCO TERICO 14. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL35. INFORME 35.1. Realice los clculos para obtener la resiliencia de cada probeta....................................35.2. Qu es resiliencia y tenacidad?...........................................................................65.3. Realice un diagrama esfuerzo deformacin de los materiales que se realizaron los ensayos y muestre la resiliencia.................................................................................5.4 Consulte en tablas el valor de la resiliencia de los materiales que se realizaron los ensayos y compare con los que calcul......................................................................75.5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES86 ANEXOS9* FOTOS7. BIBLIOGRAFA..................................................................................................................12

1. TITULO: ENSAYO DE IMPACTO CHARPY

2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General Conocer el funcionamiento de una mquina para el ensayo de impacto (Charpy) donde se produce una absorcin de energa, y las diferencias de dureza que existen entre cada uno de los materiales utilizados en la industria y en el laboratorio, determinando as el tipo de material idneo a emplear para realizar algn trabajo de ingeniera con seguridad.

2.2 Objetivos Especficos: Conocer el funcionamiento de la mquina. Determinar experimentalmente la resiliencia (o energa absorbida del choque producido) por algunos materiales metlicos a travs de la realizacin del ensayo o prueba de impacto tipo Charpy. Comparar la absorcin de carga de impacto de diferentes materiales metlicos para igual condicin de ensayo. Comprobar si una maquina o estructura fallar por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan concentracin de tensiones, por cambios bruscos de seccin, mecanizados incorrectos, etc, o bien verificar el correcto tratamiento trmico del material ensayado. Realizar un ensayo de impacto a materiales diferentes con el fin de calcular la energa absorbida por medio del ensayo charpy. Conocer cmo se fijan las condiciones de ensayo, cmo se realiza el ensayo y qu informacin se puede extraer a partir de los datos registrados.

3. MARCO TERICOPara poder seleccionar un material que resista un choque o golpe intenso y repentino, debe medirse su resistencia a la ruptura mediante una prueba de impacto. Se han diseado procedimientos de ensayo, incluyendo, el ensayo Charpy. El cual consiste en una muestra del material que se va a ensayar, en forma de una barra cuadrada, la cual puede contener o no una muesca en forma de V, ya que stas miden de mejor manera la resistencia del material a la propagacin de la fractura. Tal muestra se golpea con un pndulo oscilante, calibrado y as, se obtiene la energa absorbida. En el ensayo, el pndulo, parte de una altura ho, gira describiendo un arco, golpea y rompe la muestra del material, alcanzando una elevacin final hf. Conociendo la elevacin inicial y final del pndulo, se puede obtener la diferencia de energa potencial. Esta diferencia es la energa de impacto absorbido por la muestra durante la ruptura. La energa se expresa generalmente en pie libras (pie.lbf) o joules (J), donde 1 pie.lbf =1.356J, esta energa corresponde al rea bajo la curva de la grfica esfuerzo - deformacin. La capacidad de un material para resistir el impacto suele denominarse tenacidad del material. La temperatura tambin juega un papel muy importante en cuanto al ensayo Charpy, ya que: A mayor temperatura es mayor la energa para romper el material, y con poca temperatura, el material, se fractura con poca energa absorbida. A temperaturas elevadas el material se comporta de manera dctil con gran deformacin y estiramiento antes de romperse. A temperaturas reducidas el material es frgil y se observa poca deformacin en el punto de fractura. La temperatura de transicin es aquella a la cual el material cambia de presentar una fractura dctil a una frgil. Figura 1: Esquema de la mquina de ensayo de impacto CHARPY

3. MATERIAL Y EQUIPOS. Probetas de distintos metales. Mquina para ensayo Charpy. Calibrador. Hojas guas.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Mover el indicador de la escala graduada Kgm a cero.2. Levantar el pndulo hasta la altura en la cual llega al seguro.3. Poner el seguro en el brazo del martillo.4. Accionar el freno de la maquina (por seguridad).5. Seleccione la probeta a ensayar (segn lista de materiales).6. Coloque la probeta de prueba en los apoyos de la mquina correspondiente a la altura h=0; procurando que quede centrada.7. La probeta se colocara con el entalle hacia adentro8. Ubicarse frente a la escala graduada Kgm.9. Regular el indicador a una medida que se la pueda leer fcilmente (cero o uno).10. Quitar el freno.11. Ubicarse frente al seguro del brazo del martillo12. Quitar el seguro13. Dejar que el martillo golpee la probeta en el plano de simetra del entalle y sobre la cara opuesta a la que lo contiene.14. Levantar el freno y frenar el martillo.15. Observar la medida indicada en la escala graduada Kgm16. Tome la lectura del indicador y anote el resultado en su gua de laboratorio.17. Proceda a realizar los clculos, con las medidas tomadas.

5. INFORME5.1. CLCULOS Y ANLISIS HOJA DE CALCULOSE.v (Kgm)Energa al vaco.E.ens.(Kgm) Energa durante el ensayo.E.o (Kgm) Energa absorbida por la probeta.S.o (cm2) rea de seccin transversal de la probeta.K=Eo/So Resiliencia.Kprom Resiliencia promedio.

1.- Tabla AceroEv(Kgm)E ens (Kgm)Eo(kgm)S(m)K(Eo/S)

115,4714,90,5754*10^(-6)

215,47150,4745*10^(-6)

315,4714,80,6749*10^(-6)

415,4714,80,6752,47*10^(-6)

515,4714,90,5750*10^(-6)

K promedio= 141744,7452

CLCULOS TENACIDAD (Eo)

. 458,45=rzo (7452

)

CALCULO RESILIENCIA (K)

RESILIENCIA PROMEDIO

2.- Tabla AluminioEv(Kgm)E ens (Kgm)Eo(kgm)S(m)K(Eo/S)

115,4710,74,7760*10^(-6)79500

215,4713,61,8743,24*10^(-6)43240

315,4713,61,8748*10^(-6)38950

415,4713,51,9748,23*10^(-6)40850

515,4711,73,7751,15*10^(-6)73700

K promedio

CLCULOS TENACIDAD (Eo)

. 458,45=rzo (7452

CALCULO RESILIENCIA (K)

RESILIENCIA PROMEDIO

5.2. QU ES RESILIENCIA Y TENACIDAD?Resiliencia Este concepto se refiere a la capacidad que los materiales tienen de acumular energa elstica antes de volverse viscosos o entrar en rgimen de fluencia.

Pero para decidir entre diferentes tanques a presin, cerchas o alambres, tenemos que saber qu es la tenacidad.Tenacidad La tenacidad cuantifica la energa total de un material hasta la fractura o entalla. En el primer caso, este concepto se utiliza para condiciones estticas, y el segundo para dinmicas. Una entalla es un concentrador de tensiones, como grietas o huecos en materiales, en donde las tensiones aumentan debido a la menor coalescencia entre las molculas en su proximidad. Por este motivo, algunos materiales dctiles pueden fracturarse o agrietarse en entallas.

5.3. Consulte en tablas el valor de la resiliencia de los materiales que se realizaron los ensayos y compare con los que calcul.

AluminioG.1.3.2. PROPIEDADES MECNICAS A temperatura ambiente, la resistencia a la traccin (150 450 Mpa), el lmite elstico (100 300 Mpa) y el mdulo de elasticidad (69 73 Gpa) son moderados, y las durezas algo bajas, en general no adecuadas para soportar grandes presiones superficiales; la resistencia a la fatiga es aceptable (si un lmite de fatiga definido) y la resiliencia es normalmente elevada excepto para los aluminios ms resistentes (Al-Cu y Al-Zn). El comportamiento a temperaturas elevadas es escaso: a partir de 100 150 C segn las aleaciones, la fluencia comienza a manifestarse de forma acusada y disminuyen considerablemente las propiedades mecnicas (resistencia a la traccin, lmite elstico y dureza) y, a partir de 350 C la resistencia slo se mantiene en valores residuales; en el intervalo 200 300 C, el mejor comportamiento mecnico se halla en los grupos Al-Cu y Al-Mg. En cambio, las propiedades a bajas temperaturas son excelentes, la resistencia aumenta y la resiliencia, el lmite elstico y el alargamiento se mantienen hasta temperaturas operativas de 195 C.AceroResilienciaMediante la Resiliencia se mide el grado de tenacidad o de ductilidad del acero a una determinada temperatura (generalmente, se establecen valores de resiliencia a temperatura ambiente, a 0C, o a temperatura de -20C).El ensayo que proporciona el dato de la resiliencia del acero consiste en el ensayo de flexin por choque sobre una probeta Charpa, que es una probeta entallada de medidas normalizadas segn la UNE 7475-1:1992. Mediante dicho ensayo, la resiliencia, medida en julios (J), se determina a una temperatura prefijada. Frecuentemente, las normas de producto exigen que las probetas absorban una energa de impacto mayor que 27 J a una temperatura de ensayo prefijada. A dicha temperatura se le denomina entonces T27J.De tal forma, los aceros se suelen designar identificando su tipo mediante la siguiente nomenclatura que hace referencia a su lmite elstico y grado (referencia a la resiliencia), segn el formato siguiente:S YYY XX,Donde,YYYindica el lmite elstico (en N/mm2)XXindica las especificaciones de resiliencia de los distintos grados de acero de acuerdo a la siguiente tabla:

Siendo t, el espesor nominal de la pieza en mm.Ejemplo de denominacin de acero segn el criterio anterior es el S 275 JR.

5.4. CONCLUSIONES La tenacidad es la medida de la cantidad de energa que un material puede absorber ante una fractura. Los ensayos dinmicos de choque se realizan generalmente en mquinas denominadas pndulos 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. La temperatura tambin juega un papel muy importante en cuanto a los ensayos de impacto, ya que: A mayor temperatura es mayor la energa para romper el material, y con poca temperatura, el material, se fractura con poca energa absorbida. A temperaturas elevadas el material se comporta de manera dctil con gran deformacin y estiramiento antes de romperse. A temperaturas reducidas el material es frgil y se observa poca deformacin en el punto de fractura. La temperatura de transicin es aquella a la cual el material cambia de presentar una fractura dctil a una frgil. Los ensayos de choque determinan la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantneas, por el trabajo necesario para introducir la fractura de la probeta de un solo choque, el que se refiere a la unidad de rea, para obtener lo que se denomina resiliencia.

5.5. RECOMENDACIONES

Tener en cuenta las medidas de seguridad al momento de utilizar la mquina. Los ensayos debern realizarse a temperatura ambiente. La muestra debe alcanzar el equilibrio trmico en toda su masa. La velocidad de impacto no deber variar, a los efectos comparados, de los valores normalizados. Los valores de la velocidad, energa de impacto, temperatura de ensayo y tipo de probeta debern consignarse al comienzo del informe sobre la experiencia realizada.

7. ANEXOSA.- FOTOS

Probeta de Acero antes del impactoColocando la probeta en la mquina para ensayo de Impacto CHARPY

Levantar el pndulo hasta la altura en la cual llega al seguro.

Presin ejercida en la probeta por la mquina

Probetas de acero despus del impacto

Probeta de aluminio despus del impacto

Bibliografahttp://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//4750/4913/html/11_ensayo_de_traccin.html. (15 de 05 de 2008). Recuperado el 8 de 10 de 2014, de http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//4750/4913/html/143_ensayo_rockwell.html.Gere , J., & Goodno, B. (2009). Mecnica de materiales. Mxico, D.F.: Ediciones OVA.HIBBELER, R. C. (2006). MECANICA DE MATERIALES . MEXICO: PEARSON EDUCACION . http://www.angelfire.com/pro2/resmat/U02/01diagramaesfuerzo/diaesf.htmhttp://www.utp.edu.co/~gcalle/Contenidos/Impacto.htm3