Charpi Caliente

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

ENSAYO CON CHARPI EN CALIENTE

INTEGRANTES:

CÓDIGOS:

Huali Flores, Madeleine Yohana

15170135

Martell Yupanqui, Ivett Flora

15170028

Robles Herrera, Washington Raúl

15170195

Vargas Barboza, Paul Maikeel

15170171

Porturas Sussoni, Alejandro Enrique

14170044

PROFESORA:

Ing. Rosa María Tiburcio

FECHA DE PRÁCTICA: 31/05/17 FECHA DE ENTREGA: 07/06/17

LABORATORIO DE INGENIERÍA DE MATERIALES - ENSAYO CON CHARPI EN CALIENTE

ÍNDICE I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX.

INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO OBJETIVOS MATERIALES PROCEDIMIENTO ANALISIS Y RESULTADOS CONCLUSIONES SUGERENCIAS Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA

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ENSAYO CON CHARPI EN CALIENTE

En el presente ensayo de laboratorio llamado “Ensayo de Charpy en caliente”, aprenderemos a ver la tenacidad del material luego de haber sido calentado en el horno. Para este ensayo usaremos el hierro, también usaremos el Charpy, el cual usaremos luego de haber calentado el material en el horno. Cabe recalcar, que este ensayo nos brindara resultados numéricos, los cuales estaremos anotando seguidamente y de esa forma poder realizar un buen informe acerca del tema de hoy.

El péndulo de Charpy es un péndulo ideado por Georges Charpy que se utiliza en ensayos para determinar la tenacidad de un material. Son ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexión en 3 puntos. El péndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del péndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energía absorbida en el área debajo de la curva de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia. En 1896 S. B. Russell introdujo la idea de la energía de fractura residual e ideó un ensayo de fractura con péndulo. Las pruebas iniciales de Russell midieron muestras sin tallar. En 1897 Frémont introdujo una prueba que trataba de medir el mismo fenómeno usando una máquina de resorte. En 1901 Georges Charpy propuso un método estandarizado que mejoraba el de Russell rediseñando un péndulo, con muestras entalladas y, en general dando especificaciones precisas. La energía absorbida en el impacto por la probeta usualmente se calcula como la diferencia de alturas inicial y final del péndulo, esto supone, obviamente despreciar algunas pérdidas por rozamiento. La fórmula de cálculo para la energía de impacto es:

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LABORATORIO DE INGENIERÍA DE MATERIALES - ENSAYO CON CHARPI EN CALIENTE Donde: Es la energía empleada en la rotura en Joule Es la

masa del péndulo en kg Es la gravedad (9,8 m/s²) Es la altura inicial del péndulo Es la altura final del péndulo Es la

longitud del péndulo en metros Son los ángulos que forma el péndulo con la vertical antes y después de soltarlo, respectivamente.

TENACIDAD: Tenacidad se refiere a la cualidad de ser tenaz, que proviene etimológicamente de “tenax” que significa apretar o agarrar. En ciencia de materiales, la tenacidad es la energía de deformación total que es capaz de absorber o acumular un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto, por acumulación de dislocaciones. Se debe principalmente al grado de cohesión entre pág. 3

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Moléculas. En mineralogía la tenacidad es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado, desgarrado o suprimido. Nótese que para un material viscoelástico dicha energía dependería de la evolución de velocidad deformación, mientras que en materiales elastoplásticos es independiente de ellos. MEDIDAD DE LA TENACIDAD: Si se somete una probeta de sección constante a un ensayo de tracción cuasiestático la tenacidad puede medirse como.

Donde: es la tensión máxima del material es la deformación máxima del material es la deformación de rotura del material

Por definición la tenacidad es siempre mayor que la resiliencia:

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Dado que

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GENERAL Reconocimiento de la de la tenacidad del material que usaremos, después de haber sido calentado en el horno. •

ESPECIFICOS Aprender a utilizar de forma adecuada las diferentes herramientas que utilizaremos en las pruebas •

•

Aprenderemos a usar el horno

•

Aprender a utilzar el “Charpy”

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1. CHARPY .

2. Sierra

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3. Horno

4.

HIERRO

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PRIMERO: Empezamos en cortar el material en 3 partes iguales

SEGUNDO: Hacemos las medidas de 6, 7 y 8 cm hasta las cuales vamos a cortar el material para luego lijarlo

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LABORATORIO DE INGENIERÍA DE MATERIALES - ENSAYO CON CHARPI EN CALIENTE TERCERO: Una vez cortado y lijado el material lo llevamos al péndulo de Charpy

CUARTO: Lo llevamos al horno hasta que llegue a la temperatura de 950 y lo sacamos del horno y lo dejamos enfriar

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QUINTO: Una vez en este en el péndulo de Charpy hacer el experimento

POR ÚLTIMO: Después del péndulo de Charpy observaremos como ha variado.

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

Datos experimentales: Hallando la masa del bloque:

                        Sabemos que la densidad del fierro es   

⁄ 

       ⁄         Luego: Masa del bloque =   Longitud del brazo del péndulo = 0.54 cm Gravedad =  ⁄   

Analizando: En el punto inicial que se encuentra a 180°, la energía potencial es:

       En el punto final antes de doblar el material (punto más bajo, donde la velocidad es máxima), la energía es:

          Luego, sabemos que la energía inicial es igual a la energía final:

                 Reemplazamos los datos: pág. 12

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

    

Hallando la fuerza aplicada al material:

     Reemplazando:

   

Sin calentamiento: Luego de soltar el péndulo a cada una de las barras con un corte de profundidad 6, 7 y 8 cm, se registraron los siguientes ángulos: Profundidad Ángulo

6 cm 31 °

7 cm 36°

8 cm 84°

7 cm 31°

8 cm 82°

Con calentamiento y enfriado: Profundidad Ángulo

6 cm 28°

Análisis De los resultados obtenidos anteriormente vemos que conforme uno aumenta la temperatura del material este se hace más resistente, esto lo notamos contrastando los ángulos de los resultados anteriores del experimento de Charpy sin calentamiento con los ángulos medidos en este experimento, ya que estos son menores.

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Con los resultados obtenidos anteriormente, podemos ver que la fuerza de 256.76 N genera diferentes ángulos conforme la profundidad con la que hemos cortado la barra. En el caso de la primera barra cortada con una profundidad de 6 cm, el ángulo fue de 28°, después del impacto, con respecto a la vertical. En el caso de la segunda barra cortada con una profundidad de 7 cm, el ángulo fue de 31° después del impacto, con respecto a la vertical, vemos que fue más que la anterior, ya que el corte fue 1 cm más profundo. En el caso de la tercera y última barra cortada con una profundidad de 8 cm, el ángulo después del impacto fue de 82° con respecto a la vertical, en este caso fue mucho mayor que los anteriores ya que su corte fue mucho más profundo y podemos decir que el material se fraccionó. Luego, comparando los resultados obtenidos en el experimento de Charpy en frío y contrastando con los resultados obtenidos en el experimento de Charpy en caliente, los ángulos fueron menores, ya que los granos se vuelven más pequeños y esto hace que aumente su resistencia.

Después que el bloque golpea al material debemos sujetarlo para que no lo golpee por segunda vez ya que esto puede alterar los resultados Se debe soltar el bloque desde el ángulo correspondiente, para así no alterar nuestros • resultados. Centrar y sujetar bien la muestra, y hacer que la parte central del péndulo golpee a la • barra Mantener una distancia prudente del péndulo ya que podríamos terminar lesionados • Debemos mantener distancia prudencial al momento de ingresar y sacar los materiales • del horno ya que este se encuentra a temperaturas muy elevadas. Utilizar guantes de seguridad para poder manipular las muestras cuando estas estén • calientes. •

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