INTRODUCCIN

Este laboratorio se basa en realizar una prueba de impacto, en este caso implementando la prueba de Charpy, esta a pesar de ser una prueba realmente sencilla s muy til en el rea de resistencia de materiales ya que nos ayuda a evaluar la resistencia de distintas muestras de barras de acero (probetas), para esto analizamos doce barras con la ayuda de el Pndulo de Charpy, este nos permiti calcular la energa absorbida y el ngulo, necesario para dividir la barra en dos partes.

Espero este laboratorio sea de su total agrado y ayude a comprender mejor todos los aspectos relacionados a la Prueba Charpy.

LABORATORIOPRUEBA CHARPY

Objetivo: Conocer el funcionamiento del pndulo de Charpy. Realizar prueba de impacto con la ayuda del pndulo de Charpy. Obtener la energa final y la energa absorbida al realizar la prueba.

Equipo y materiales:

12 Probeta de 5 cm (especificaciones dadas por el profesor)

Pndulo de Charpy

Teora Relacionada:

El pndulo de Charpy, se trata de una maquina de ensayo muy simple desde el punto de vista mecnico. Sin embargo, a pesar de esa sencillez mecnica, con este instrumento se pueden disear varias pruebas de impacto donde se demuestra de forma rpida y didctica, la influencia que tienen determinados factores en el comportamiento mecnico de los materiales.El nombre de este ensayo se debe a su creador, el francs Augustin Georges Albert Charpy (1865-1945). A travs del mismo se puede conocer el comportamiento que tienen los materiales al impacto, y consiste en golpear mediante una masa una probeta que se sita en el soporte S. La masa M, la cual se encuentra acoplada al extremo del pndulo de longitud L, se deja caer desde una altura H, mediante la cual se controla la velocidad de aplicacin de la carga en el momento del impacto. La energa absorbida Ea por la probeta, para producir su fractura, se determina a travs de la diferencia de energa potencial del pndulo antes y despus del impacto. Una vez conocido el ngulo inicial de aplicacin de la carga () y el ngulo final () al que se eleva el pndulo despus de la rotura completa de la probeta, se puede calcular la energa Ea mediante la expresin:

Ea = MgL[cos() - cos()] E=mgl(1-sen)

donde g representa la aceleracin de la gravedad.

Los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasifican en dctil o frgil, dependiendo de la capacidad que tienen los mismos de absorber energa durante este proceso. Actualmente no existe un criterio nico para determinar cuantitativamente cuando una fractura es dctil o frgil, pero todos coinciden en que el comportamiento dctil esta caracterizado por una absorcin de energa mayor que la requerida para que un material fracture frgilmente. Por otra parte el comportamiento dctil tiene asociado altos niveles d deformacin plstica en los materiales.

Las pruebas de impacto Charpy se realizan segn normas internacionales en las cuales se detallan las dimensiones de las probetas empleadas en este tipo de ensayo, as como la forma de reportar los resultados de los mismos. De acuerdo con las normas ISO (International Organization for Standarization), los resultados de los ensayos de impacto, en probetas entalladas, se suelen expresar en (kJ/m2), para lo cual se divide la energa absorbida para provocar la fractura de la probeta entre la seccin transversal de la misma en la zona de la entalla (h x bN), mientras que segn las normas ASTM (American Society for Testing Materials) se reportan los resultados en (J/m), donde se divide esa energa absorbida entre la anchura remanente en la base de la entalla (bN).Desde el punto de vista de la ingeniera es muy importante, y en ocasiones imprescindible, conocer cul sera el comportamiento mecnico de los materiales, cuando se encuentran expuestos a condiciones extremas de servicio. Es por ello que muchos de los ensayos de impacto se realizan en condiciones en las cuales se favorece la fractura frgil. Entre los factores que contribuyen a modificar el modo de fractura y que se pueden estudiar mediante el ensayo de impacto Charpy se encuentran:La velocidad de aplicacin de la carga, la cual se controla variando el ngulo.La presencia de concentradores de tensiones, lo cual se logra mecanizando una entalla en la probeta del material a estudiar.As como el impacto en materiales expuestos a diferentes temperaturas.Este ltimo factor es el responsable que determinados materiales experimenten una transicin dctil - frgil con la disminucin de la temperatura. Para determinar el intervalo de temperaturas en el que se encuentra esa transicin se suelen realizar los ensayos Charpy a distintas temperaturas con la ayuda de un sistema de calentamiento y enfriamiento acoplado al pndulo, lo cual permite controlar in-situ la temperatura de la probeta. En su defecto, cuando no se dispone de tal mecanismo y se desea evaluar comportamientos mecnicos extremos, las muestras se pueden sumergir en baos a diferentes temperaturas con el atenuante de que no existe un control exacto de la temperatura a la cual se realiza el ensayo y con el cuidado de realizar la prueba de impacto lo ms rpido posible, para evitar que las muestras experimenten grandes gradientes de temperatura.

Procedimiento: Colocar la probeta en el pndulo Charpy, procurando que este centrada. Mover el brazo hasta colocarlo en un ngulo de 90 y 160J. Soltar la masa. Realizar lecturas finales y anote.

Trabajo posterior: Realizar clculos estadsticos a los resultaos obtenidos. Encontrar la energa final absorbida.

Tabla # 1 inicial final Energa inicial Energa finalEnerga

043300J258J-42J

029300J279J-21J

9067160J204J44J

9065160J210J50J

9064160J209J49J

9064160J209J49J

9068160J200J40J

9062160J216J56J

9068160J202J42J

9066160J206J46J

9068160J200J40J

9076160J195J35J

Datos estadsticos:Media = 388/12 = 32.33 J Mediana = (42+44)/2 = 43JModa: 49J, 40J Rango medio: (-42+56)J/2 = 7JQuartil 1 = 35JQuartil 3 = 42 JRango= (-42+56)= 14 JRango intercuartil: 14J- 35J= -21J

Tabla #2: Energa final absorbida

Rigindonos por la norma: ASTM E23/UNE 7-475/EN100 45.Conociendo: L= 800 m M=20 kgg= 9.81 m/s

Frmula para calcular la energa absorbida:Ea = MgL[cos() - cos()]

inicial finalEnerga absorbida

043-42166.7231

029-19679.6908

906761329.15785

906566334.16225

906468806.73508

906468806.73508

906858798.25084

906273688.25637

906858798.25084

906663841.38349

906858798.25084

907637972.06064

CONCLUSIN

Al finalizar este laboratorio pudimos comprender el correcto funcionamiento del Pndulo de Charpy, mediante la realizacin de una prueba de impacto. Con los datos obtenidos, de la variacin de los ngulos, fue posible calcular la energa total absorbida, necesaria para dividir la probeta en dos.

Tambin analizamos el cambio de energa que se presente y realizamos diferentes anlisis estadsticos como la moda, la media, la mediana para observar la tendencia de los resultados, y comparar los datos obtenidos entre ellos, obteniendo un promedio.

Este laboratorio contribuyo de manera significativa en la comprensin de temas como pruebas de impacto y la resistencia de los diferentes materiales; que fue de gran ayuda ya que complementa los conocimientos tericos adquiridos en clases.

BIBLIOGRAFA

http://rmf.fciencias.unam.mx/pdf/rmf-e/52/1/52_1_051.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Prueba_de_impacto