Informe - Impacto y Doblado en Metales

 

DEPART DEP ARTAMENTO AMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA MECÁNICA DE MATERIALES ING. JOSÉ PÉREZ

GRUPO N° 1 IM PACTO Y DOBLADO EN METALES. METALES. Tema: IMP NRC: 4703. Autores: Ailla Brandon Andrango Hemerson Ballesteros David Barahona Marcelo Camacho Carlos 18 de marzo de 2021 Sangolquí.

 

1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: ●

Medirr la Re Medi Resi sist sten enci ciaa al im impa pact ctoo de un me meta tall y ob obse serv rvar ar la lass fi fibr bras as so some meti tida dass a tr trac acci ción ón en una placa doblada

2. MARCO TEÓRICO a) Re Resi sist sten enci ciaa al impa impact ctoo La res resiste istenc ncia ia al im imppacto acto desc scri ribe be la capa paccida idad del mate materi rial al a abs bsoorb rbeer gol olppes y ene nerrgía sin romp rompeerse rse. La ene energía de im impa paccto es aná análog loga a la tena tenaccid idaad. (d (deel Val alle le Hern Hernáánde dezz & Medi Medinna, 2012) Para calcular esta propiedad se pueden lle llevar a cabo dos métodos dif ifeerentes, para esto se ensayan los materiales les con entalla (abertura) con la fi finnalidad de sensibilizarlos más y así facilitar el ensayo. (del Valle Valle Hernández & Med Medina, ina, 2012)

b) En Ensa sayo yo Ch Char arpy py Cuando se somete un material a un golpe súbito e intenso, en el cual la velocidad de aplicación del esfuerzo es extremadamente grande, el material puede tener un comportamiento más frágil comparado con el que se observa en el ensayo de tensión. A menu me nudo do se ut util iliz izaa pa para ra eval evalua uarr la frag fragil ilid idad ad de un ma mate teri rial al ba bajo jo es esta tass co cond ndic icio ione nes. s. (A (And ndra rade de & Torres, 2018) Durant Dura ntee el ensa ensayo yo,, un pé pénd ndul uloo pe pesa sado do qu quee inic inicia ia su mo movi vimi mien ento to de desd sdee un unaa al altu tura ra h1 de desc scri ribe be un arco y posteriormente golpea y rompe la probeta. Llega a una altura h2 menor. Si se con conoce ocen las las altu lturas ras del pénd éndulo ulo, se puede ede calcu lcular lar la di dife fere rennci ciaa de su ene nerrgí gíaa pot oteenc ncia ial. l. (del (del Valle Hernández & Medina, 2012)

Figura 1: Esquema ensayo Charpy Viga simplemente apoyada con ca carga rga de impacto en la mitad de la longitud.

 

Donde: I= Resistencia al impacto. U= energía de deformación deformación medida en el pé péndulo ndulo de Charpy Charpy.. A= Área de la sección transversal.

c) Dobl Doblad adoo d dee p pla laca cass Uno de los ensayos im impportan tantes a hacer en el acero, es el ensayo de doblado. Este Este en ensa sayo yo es de suma importante para verific ficar que el acero pueda ser doblado sin agrie iettarse. Además, sirve para conocer el comportamiento que tendrá el material frente a la flexión, ya que es necesario que la rotura del del material no sea frágil. (Neetescuela, 20 2012) 12)

Figura 2: Doblado de una placa Viga iga simp simple leme ment ntee apoy apoyad ada, a, con con un unaa fuer fuerza za en la mi mita tadd de la lo long ngit itud ud pr prod oduc ucié iénd ndos osee do dobl blad adoo en U dentro del rango elástico, observando la superficie que corresponde a las fibras a atra atracc cció iónn para verifi rifica carr si exis existe tenn dis disconti ontinnuid uidade dess ab abie iert rtaas( s(ggri rieeta tass), que si así así lo fu fueese se diría que el materia rial o el cordón de solda ldadura es de baja calidad y no tuvo un buen proceso de fabricación. (UMSS - Facultad de de Ciencias y T Tecnologia, ecnologia, 2009) 3. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA EQUIPO ● ● ●

Calibrador pie de rey Máquina de ensayos universales (dureza Brinell, Doblado) Indentor con esfera de acero endurecido (dureza Brinell)

 

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Péndulo de Charpy (Impacto)

PROCEDIMIENTO RESISTENCIA AL IMP IMPACTO ACTO 1. Medi Medirr las dimen dimension siones es de de la sección sección trans transvers versal al de la probet probetaa 2. Determina rminar r elgía valo valor deformación referenci referencia la laenerg energía ía dehasta deformaci defoa rmación ón 3. Dete Medi Medir r la eener nergía ddeer de deforma cióna Udede probeta probeta hast la rotura rotura 4. Obse Observar rvar la ssecci ección ón de rrotura otura de llaa pprobet robetaa

DOBLADO 1. Colo Colocar car la plac placaa de forma forma que ffuncio uncione ne co como mo viga viga simpleme simplemente nte apoyada apoyada 2. Aplic Aplicar ar car carga ga co conn la má máquina quina de en ensayo sayoss univ universa ersales les en la mitad mitad de de la longitud longitud 3. Observa rvar las las fibras a tracción, indicando si exist isten disc iscontinuidades abiert rtaas, si las hubieren, proceder a medirlas

4. PREGUNTAS RESISTENCIA AL IMP IMPACTO ACTO 1. Cal Calcul cular ar la la re resis sisten tencia cia aall imp impact actoo I de la pro probet betaa 1 Valor de referencia= 0.5 kg.m U = 7.8kg*m-0.5kg*m=7.3 kg*m = 71.613 J Calculamos el área de la probeta 1 2

Á = 9. 95  * 8. 24  = 80. 993  Calculamos la resistencia del impacto  = /  = 71. 6113/80. 993  = 0. 071613/8. 0993 − 5  =884 =884.. 1875 18752 2  / /2

Calcular la resistenc resistencia ia al impacto I de la probeta 2  = 4. 8 8 *  − 0. 5 5 *  = 4. 3  * = 42.183 J Calculamos el área de la probeta 2: 2

  = 9. 97  * 5. 43 = 54. 1371  Calculamos la resistencia al Impacto:  = 0. 042183/54. 1371 − 6  = 779. 188 /

2

2. Rea Realiz lizar ar un bala balance nce de eener nergía gía

 

Cuando al péndulo se lo suelta de la posici ición uno esta tiene una energía potencial la cual hasta llegar a la posición dos dos que no es la misma altura pero perderá energía energía ℎ1 −  = ℎ2 ℎ1 − ℎ2 =   = (ℎ1 − ℎ2) Comprobando así así que la energía no se crea crea ni se destruye solo se transforma

Figura 3: Demostración para el balance de energía. 3. Desc Describir ribir la secció sección n de falla de la probeta probeta La fractura comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro tro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fu fussio ionnan en una gri rieeta en el cen centr troo de la mues uestra tra y se pro propag paga hacia acia la supe uperfic rficie ie en di dire recc cció iónn perp rpeend ndic icul ulaar a la te tens nsió iónn apli aplica cada da.. Cuand uandoo se acerc erca a la supe uperfic rficie ie,, la grie grieta ta cambia mbia su di dire recc cció iónn a 45° con re resspe peccto al eje de tensión y resulta r esulta una fractura de cono y embudo.

4. Con oncl clu usi sioones nes ●

2

La resistencia de impacto para la probeta I es de 884. 18752 18752 / , el ensayo de llaa 2

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 probeta II es de 779. 188 / , la energía necesaria para romper una probeta sometida a una carga carga de choque es ma mayor yor en la probeta I. La con confi figgura uración ión de la mues muestr traa afec fecta el com ompo port rtaamie mient ntoo: un unaa gri riet etaa su supe perf rfic icia iall en  punta y aguda permite menores energías absorbidas que una muestra en V, ya que con

 

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frecuencia no se pueden predecir o controlar todas esas condiciones, el ensayo de impacto es una forma rápida rápida y poco costosa de ccomparar omparar diversos materiales. El ensayo de impacto nos permite establecer si un metal absorbe energía, en un mate ma teri rial al fr frág ágil il no logr lograa abso absorb rber er ener energí gíaa y la se secc cció iónn tr tran ansv sver ersa sall se mant mantie iene ne mien mientr tras as que un material dúctil si lo hace.

DOBLADO 1. Desc Describir ribir las fibra fibrass a tracción tracción obser observada vadass Se observó una discontin tinuidad de 15.02 [mm] como una rotu turra en la soldadura, a lo largo del eje de doblado. Respecto al doblado se observó que las fibras en su parte exterior están en dirección dirección al doblado y en su parte interior están comprimidas. comprimidas.

2. Con oncl clu usi sioones nes ● ●

La carga aplicada aplicada en el ensayo de ddoblado, oblado, se aplica en el medio de la placa.  No en todos los los ensay ensayos os de doblad dobladoo van a exis existir tir discontinuidades discontinuidades abiertas.

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