CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE IMPACTO

CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE IMPACTO Ensayos de resiliencia

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Ensayo Ensay o de impacto (Norma ASTM E-23)

Cuando un material se somete a un golpe repentino y violento, donde la velocidad de deformación es extremadamente rápida, se puede comportar en una forma mucho más frágil que la que se observa en el ensayo de tensión. Se utiliza el ensayo de impacto para evaluar la fragilidad de un material.

Tipos de ensayos de impacto • Ensayo Ensayo de Charpy:

metales, aleaciones,

cerámicas • Ensayo de Izod: plásticos

• La probeta posee un entalle estándar para facilitar el inicio de la fisura. • Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en

cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse.

Fotografías de probetas, antes y después del ensayo

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Ensayo de Charpy: joule (J), lb pie

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Ensayo de Izod: J/m, lb pie/pulg 1 lb pie = 1,356 J

Los valores obtenidos en este ensayo pueden diferir fuertemente si se realiza a diferentes temperaturas La capacidad de un material para resistir el impacto de un golpe se llama tenacidad al impacto

Propiedades que se obtienen en el ensayo de impacto: Temperatura de transición de dúctil a frágil: es aquella a la cual un material cambia de un comportamiento dúctil a un comportamiento frágil. Un material sujeto a cargas de impacto durante las condiciones de servicio deberá tener una temperatura de transición por debajo de la temperatura de operación determinada por el ambiente que rodea al material.

Ensayos de impacto para un polímero termoplástico de nylon supertenaz

No todos los materiales tienen una temperatura de transición definida

La estructura cristalina FCC normalmente absorbe mayor energía, sin mostrar temperatura de transición

Influencia del contenido de carbono sobre el comportamiento dúctil-frágil de un acero de baja aleación:

Relación con el diagrama esfuerzo-deformación: La energía necesaria para romper un material durante un ensayo de impacto, es decir, la tenacidad al impacto, no siempre se relaciona con la tenacidad a la tensión (es decir, el área contenida dentro del diagrama esfuerzo-deformación real) En general, los metales que tienen alta resistencia y gran ductilidad, tienen buena tenacidad a la tensión, sin embargo, pueden presentar  comportamiento frágil cuando están sujetos a velocidades de deformación alta, es decir, pueden mostrar pobre tenacidad al impacto, ya que la velocidad de deformación puede desplazar la transición de dúctil a frágil. Los cerámicos y muchos materiales compuestos tienen normalmente tenacidad muy baja, aunque alta resistencia.

Los ensayos de resiliencia

Resiliencia

Tenacidad

Ductilidad

Resiliencia:

  

 E  

S 

Existen dos variantes básicas del ensayo de resiliencia desarrolladas ambas a principios del siglo XX.

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Ensayo Charpy

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Ensayo Izod

Ejemplos de péndulos comerciales:

Péndulo de uso didáctico

Péndulo de uso industrial

Péndulos de baja energía

Probetas

Norma UNE 7290-72

Algunas probetas comunes son:

Brochadora para realizar la entalla de una probeta

Ensayo Charpy

- Conocidas las alturas inicial y final del martillo  E0

Energía inicial: Energía final: Energía absorbida:

Resiliencia:

 Ea

 E1



E0  E1

   







P·H P·h

P·( H

m·g·( H S 





h)





m·g·H 

m·g·h

h)  m·g·( H



h)

-Conocidos los ángulos inicial, α, y final, β, y la longitud L del brazo del martillo

Altura inicial: Altura final:

Resiliencia:

cos 



cos 

  

 L  H   L



 L  h



 L

m·g·( H 



S



 H



L  L·cos 

h  L  L·cos 

h)

F·L·(cos  

S 





L·(1  cos  )

L·(1  cos  )



cos  )

Datos del ensayo de impacto Charpy para algunas aleaciones

Datos del ensayo de impacto Izod para distintos polímetros

Comparación entre ‘latón rojo’

(Cu 23000-061) y una aleación hcp frágil (Mg AM100A)

Variación de la Tª de transición dúctil-frágil con la composición del acero