Ensayos de impacto (Polímeros)

Prof. Raúl Espinosa Equipo:

Cruz Martínez Leonardo Javier

Garfias Hernández Giovanni

Mondragón Cornejo Moisés

Rodríguez Martínez Ma. Guadalupe

Santos Bautista Jorge

Sifuentes Ortega Diego

OBJETIVO

Mediante el ensayo de impacto Charpy (péndulo), se desea determinar el comportamiento de cuatro probetas poliamidas sometidas a una carga de choque; midiéndose la energía absorbida al romperse cada una de ellas.

INTRODUCCIÓN

Ensayo de impacto

Según Instron WorldwideHeadquarters, es un método para determinar el comportamiento del material sometido a una carga de choqueen flexión, tracción o torsión. La cantidad que suele medirse es la energía absorbida al romperse la probeta en un solo golpe, como en el ensayo de impacto Charpy, el ensayo de impacto Izod y el ensayo de tensión por impacto. Los ensayos de impacto también se realizan sometiendo las probetas a varios golpes de intensidad creciente, como en el ensayo de impacto con caída de bola y el ensayo de impacto con golpe repetido. La resiliencia al impacto y la dureza con rebote de proyectil se determinan en ensayos de impacto no destructivos.

Energía de impacto

Es la energía necesaria para romper una parte sometida a una carga de choque como en un ensayo de impacto.

Resistencia al impacto

Energía necesaria para romper una probeta sometida a una carga de choque, como en un ensayo de impacto. Es una indicación de la dureza del material.

Péndulo de Charpy

El péndulo de Charpy se utiliza en ensayos para determinar la tenacidad de un material. 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 medirla 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. La tenacidad es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura, por acumulación de dislocaciones.

Cuando un material presenta mayor resiliencia que otro, generalmente presenta mayor tenacidad. Sin embargo, dicha relación no es lineal. La tenacidad corresponde al área bajo la curva de un

ensayo detracción entre la deformación nula y la deformación correspondiente al límite de rotura.

La resiliencia es la capacidad de almacenar energía en el periodo elástico, y corresponde al área bajo la curva del ensayo de tracción entre la deformación nula y el límite de fluencia.

Ensayo Izod

Ensayo para determinar la dureza, o la tendencia de un material para resistir rotura al ser sometidas a choque repentino. Se trata de muescas en la probeta de ensayo, sujetando un extremo (en una configuración de viga en voladizo) y golpear el otro extremo para que se rompa.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Para llevar a cabo la prueba de impacto a polímeros se prepararon 5 muestras de este material

como se describe a continuación:

Para la preparación de la muestra testigo:

Para la preparación de la muestra de sílice (5%):

Para la preparación de la muestra de sílice (10%)

Se pesa en la balanza

granataria 7 gr. de resina

Se le agregan 7 gotas de

catalizador Se mezcla

Se deposita en el molde y se

deja secar

Se pesa en la balanza granataria

0.35 gr. de sílice

Se pesa en la balanza granataria 6.65 gr. de resina y se agrega al sílice

Se le agregan 7 gotas de

catalizador, se mezcla

Se deposita en el molde y se deja

secar

Se pesa en la balanza granataria

0.7 gr. de sílice

Se pesa en la balanza granataria 6.3 gr. de resina y se agrega al sílice

Se le agregan 7 gotas de

catalizador, se mezcla

Se deposita en el molde y se deja

secar

Para la preparación de la muestra de yute (2%) fibra LARGA:

Para la preparación de la muestra de yute (2%) fibra CORTA:

Una vez secas las muestras se coloca la primera muestra en la máquina de impacto la cual consiste en una base donde se colocan las muestras, el martillo para la prueba de impacto, un sistema electrónico que registra la energía utilizada en el impacto, el orden de los ensayos de impactos de las muestras es como se indica en la tabla siguiente.

RESULTADOS

Tabla de ensayo de impacto a polímeros

Muestras Energía inicial (2.7712 J)B.E. (J) Energía absorbida en la fractura

S1 (J/m)1 testigo 0.0405 8.09242 Fibra corta 0.1354 27.0903 Fibra larga 0.9946 198.914 Sílice 5% 0.0462 9.23045 Sílice 10% 0.0292 5.8410

Se pesa en la balanza granataria 0.14 gr. de yute en

tiras largas

Se pesa en la balanza granataria 6.86 gr. de resina y se agrega al sílice

Se le agregan 7 gotas de

catalizador, se mezcla

Se deposita en el molde 3/4 de la

mezcla

se introduce el yute para luego cubrir con el resto de la

mezcla

y se deja secar

Se pesa en la balanza granataria 0.14 gr. de yute en

tiras cortas

Se pesa en la balanza granataria 6.86 gr. de resina

Se le agregan 7 gotas de catalizador

a la resina con el yute

Se mezcla

Se deposita en el molde y se deja

secar

CUESTIONARIO

¿Qué es un ensayo de impacto?

Se utilizan en ingeniería de polímeros para estudiar la tenacidad de un material. Este material puede ser un polímero, un copolímero o un polímero reforzado. Las pruebas mecánicas pertenecen al grupo de pruebas mecánicas dinámicas.

¿Cuántos tipos de ensayo de impacto existen?

Los ensayos de resistencia al impacto se dividen en dos clases: ensayos de caída de masa y ensayos de péndulo

¿Cuál es la diferencia entre los ensayos de impacto para polímeros, materiales cerámicos y metálicos?

Para materiales cerámicos se hacen ensayos para la caracterización física, mineralógica y mecánica de materiales cerámicos mediante técnicas y métodos específicos usando equipo de última generación como Difractometro de rayos x y microscopio electrónico de barrido con sistema de análisis elemental.

Para materiales metálicos se hace Control de Calidad.- En productos o procesos en los cuales se pueda haber modificado la estructura física o química del material (uniones soldadas, tratamientos térmicos, fundición). Análisis de Fallas.- Roturas frágiles, dúctiles o por fatiga; agrietamientos; pérdida de propiedades mecánicas. Identificación de materiales metálicos desconocidos.- A través de análisis químico por espectrometría y evaluación de propiedades mecánicas.

Para polímeros se hacen pruebas de Resistencia Mecánica en Tensión.- En productos semielaborados o productos finales, de acuerdo a Norma INEN o ASTM. Resistencia al Impacto.- en productos o procesos en los cuales se pueda haber modificado la estructura física o química del material (uniones soldadas, tratamientos térmicos, fundición). Caracterización.- A través de técnicas de Calorimetría de Barrido Diferencial (DSC) y Termogravimetría Simultánea Diferencial (SDT).

CONCLUSIONES

Con base a los resultados obtenido se concluye que:

* La muestra con mayor resistencia al impacto con 0.9946 J, es la que contiene la fibra alargada que une gran parte de la muestra y, aunque se fractura, ésta se mantiene unida debido al ordenamiento de las fibras largas, esta característica en su estructura le da mayor resistencia al impacto.

* La segunda muestra más resistente al impacto es la que contiene fibra corta con 0.1654 j, cuya estructura, así como la muestra anterior, ha ayudado a mantener unida la muestra aunque se fracture.

* La tercera muestra es la que contiene sílice al 5% con una resistencia de 0.462 J, la cual es menor que las que contienen fibra.

* La cuarta es la muestra testigo con una resistencia de 0.0405 J.

* La quinta es la que contiene sílice al 10% con una resistencia al impacto de 0.0292 J.

Con estos resultados observamos que la fibra favorece la resistencia al impacto y la sílice, por otro lado, aporta una menor resistencia al impacto al material, es decir a mayor sílice menor resistencia al impacto y que a mayor fibra se tiene mayor resistencia al impacto.

También el orden en el que se colocaron las fibras favoreció la resistencia al impacto debido a que, bajo esfuerzos, la probeta puede experimentar una mayor deformación plástica.

BIBLIOGRAFÍA

Avner, S. (1988). Introducción a la metalurgia física. México: McGraw-Hill. INSTRON. (s.f.).http://www.instron.com.ar/wa/home/default_es_ar.aspx

Resistencia de Materiales. Madrid: ESPASA-CALPE, S.A.