P.4 ensayo pendulo charpy y fluencia
- 1. Universidad de La Rioja Fabián Casis Martínez Grupo de laboratorio: A-3
- 2. 1. INTRODUCCIÓN: Los ensayos de choque determinan la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para introducir la fractura de la probeta de un solo choque, el que se refiere a la unidad de área, para obtener lo que se denomina resiliencia. El objeto del ensayo de choque es el de comprobar si una maquina o estructura fallará por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan concentración de tensiones, por cambios bruscos de sección, mecanizados incorrectos, etc, o bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado. Este ensayo viene dado por la norma UNE 7-290-72. El ensayo consiste en romper de un solo golpe, con una masa-péndulo, una probeta entallada en su punto medio y apoyada en sus dos extremos. Se determina la energía absorbida expresada en julios. Esta energía caracteriza la resistencia al choque de los materiales 2. MATERIALES: Trabajamos con un acero f-114 que se corresponde con un acero al carbono, además se cataloga como acero semiduro. Vamos a realizar dos ensayos de flexión por choque. Las probetas a utilizar está normalizadas y tienen 55 mm de longitud y una sección de 10 mm de lado. En el punto medio de su longitud estará entallada. La entalla puede ser de dos tipos: Entalla en V a 45º, 2 mm de profundidad con un radio en el fondo de la entalla de 0,25 mm. Entalla en U o entalla en ojo de cerradura de 5 mm de profundidad, con un radio en el fondo de la entalla de 1 mm. Las condiciones del ensayo normal corresponden a una energía nominal de la máquina de 300 J utilizando probetas de medir estándar. La energía absorbida en estas condiciones se designa mediante símbolos: KU para probetas con entalla en U KV para probetas con entalla en V Una parte a tener en cuenta de la práctica es la maquina con la que realizaremos tanto el ensayo charpy como el de tracción por choque, esta máquina nos proporcionara la energía absorbida durante el choque.
- 3. 3. PROCEDIMIENTOS Y RESULTADOS El ensayo charpy, también llamado ensayo de flexión por choque se realiza en la máquina que hemos visto primeramente, su función consiste en someter una pieza normalizada, cuyas medidas definiremos posteriormente, a un esfuerzo de choque hasta la rotura. Con la ayuda del calibre obtendremos que las medidas son 10 mm de alto y 10 mm de ancho por 55 mm de largo. Primera prueba Colocamos la probeta en la parte de abajo del péndulo y aplicamos al péndulo su energía máxima. Y los datos obtenidos son: La energía suministrada es 300 J, absorbida 134 J KU=142 J
- 4. Segunda prueba La energía suministrada para este segundo apartado será de 250, para una probeta con entalla en U y de las mismas dimensiones que la anterior. Energía suministrada es 250 J, absorbida 100 J KU250=100 J Ensayo no normalizado de Tracción por Choque En el segundo ensayo que realizaremos, consiste en un ensayo de tracción por choque realizado en la misma máquina que el ensayo anterior. Este ensayo es muy similar, solo que en vez de tener una probeta rectangular poseemos una probeta cilíndrica: Lo primero que calcularemos de esta nueva probeta es su longitud y sección. Datos: l = h = 70 mm diametro = 6 mm s = π ∙ (6/2) = 28.74 mm Con las medidas ya anotadas llevaremos la probeta a la máquina. Los datos que anotaremos serán las medidas deformadas por la rotura y que debemos utilizar para la realización de los cálculos. A la maquina le hemos aplicado la energía máxima de 300J, obtenemos el valor de la energía absorbida por ella durante el choque: La energía absorbida es 162 J Con ayuda del calibre lo que debemos calcular de la probeta es su longitud y sección finales. Resultados: h = 76 mm diámetro = 5 mm
- 5. s = π ∙ (5/2) = 19.64 mm Una vez tenemos todos los valores iniciales y finales de longitud, sección, así como su energía absorbida, calcularemos el valor del alargamiento, estricción y resilencia: A= Z= h −h 76 − 70 ∙ 100 = ∙ 100 = 8.57mm h 70 s −s D −D 6 −5 ∙ 100 = ∙ 100 = ∙ 100 = 30.56 % s 6 D Resilencia = E Absorvida 162 162 = = = 0.0819 mm. V π∙r ∙l π ∙ 3 ∙ 70
- 6. Ensayo de fluencia La fluencia es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir de la cual sólo se recuperará la parte de su deformación correspondiente a la deformación elástica, quedando una deformación irreversible. Este fenómeno se sitúa justo encima del límite elástico, y se produce un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada. Mediante el ensayo de tracción se mide esta deformación característica que no todos los materiales experimentan. El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, proceso mediante el cual el material se deforma plásticamente. Alcanzado el límite de fluencia se llegan a liberar las dislocaciones, produciéndose una brusca deformación. La deformación en este caso también se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta, pero concentrándose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Lüders). No todos los materiales presentan este fenómeno, en cuyo caso la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara. Método para determinar el comportamiento de relajación de la fluencia o esfuerzo. Para determinar las propiedades de fluencia, el material se somete a una tensión constante prolongada o a una carga de compresión a temperatura constante. La deformación se registra en intervalos de tiempo especificados y se traza un diagrama de fluencia y tiempo. La pendiente de la curva en cualquier punto es la velocidad de fluencia. Si se produce un fallo, se termina el ensayo y se registra el momento de rotura. Si la probeta no se rompe dentro del período de ensayo, se puede medir la recuperación de la fluencia. Para determinar la relajación de esfuerzos del material, la probeta se deforma una cantidad determinada y se registra la disminución del esfuerzo durante un período prolongado de exposición a temperatura constante.