19 de octubre del 2015

Ensayos Mecnicos Ensayo Charpy

Hector Martinez GRUPO 3

Ensayo de Tenacidad Ensayo Charpy

Objetivos: El objetivo del ensayo Charpy es familiarizarse con los criterios de valoracin de

la resistencia de los materiales a cargas de impacto; comparacin de la conducta

de un mismo material, sometido a distintos tratamientos trmicos, frente al

ensayo de impacto de Charpy.

Procedimiento, materiales y equipos:

Se coloca la probeta en la base del durmetro y se fija la carga de prueba. Colocamos el

penetrador apropiado y levantamos la probeta hasta ponerla en contacto con el penetrador

(girar el volante). Seguimos levantando suavemente hasta observar la indicacin ALT en la escala

(colocar la lnea en la parte inferior de la palabra). Movemos la palanca hacia delante para

alcanzar la carga seleccionada. Regresamos la palanca a su posicin inicial y leemos en la escala

micromtrica el valor de la dureza (diferencia de la profundidad de la huella producida por la

carga de prueba y la carga inicial).

Ensayo de Charpy:

Materiales:

3 probetas estandarizadas AISI 1045 de T: 0C, 25C, 100C. Pndulo Charpy.

Procedimiento: Para nuestro laboratorio, el procedimiento fue el siguiente:

De antemano, se trataron trmicamente tres probetas, una se enfri

hasta 0C (NO SE REALIZO ESTA PROBETA EN EL ENSAYO), la segunda

se dej a temperatura ambiente 25C y finalmente la ltima probeta

se calent hasta 100C, una tercera probeta se dej a temperatura

ambiente.

Luego, sin instalar la probeta aun, se eleva el pndulo y e engatilla para

ser liberado despus.

Se instala la probeta en los apoyos con ayuda de unas pinzas y el

fijador, teniendo cuidado de colocar la muesca en sentido opuesto al

golpe del pndulo

Despus, se suelta el pndulo producindose la rotura de la probeta,

luego de detenido se anota la energa aplicada en el proceso.

Figura 1

Materiales:

Probetas: se ensayarn tres probetas de acero AISI 1045, una a 100C, una a 0C

y la ltima a 25C (temperatura ambiente). El estndar ASTM recomienda el

siguiente normalizado en las probetas:

Probetas normalizadas para el ensayo Charpy

Probeta utilizada para nuestro ensayo

Galga: placa metlica utilizada para el centrado de la probeta en los apoyos de

la mquina.

Centrado de la probeta

Equipos: PENDULO CHARPY CON SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS Pndulo especial para la realizacin de resiliencia y determinacin de la fragilidad o resistencia que opone un material a la rotura, expresada en Julios. El Pndulo mide la energa residual existente despus de la rotura, es decir la diferencia entre la energa total desarrollada por el pndulo y la absorbida por el material. De acuerdo con las normas: ASTM.E-23 EN-10045-1 As mismo cumple con las normas DIN 50.115, ISO/R 83-1959 e ISO/R 148. Puede realizar ensayos segn IZOD, DVM, VGB y TRACCIN POR CHOQUE. Energa mxima de Impacto: 300 Julios Lectura: Digital a travs de ordenador Velocidad: 5,42 m/s. Escalas: 300 Julios +/- 150 Julios Resolucin: 1 Julio/ 1 Grado

Figura 2

Muestre en una tabla los valores de dureza obtenidos en todas las muestras.

Haga un esquema mostrando en qu puntos de la muestra se tomaron las

lecturas.

Porcentaje de Fractura Frgil (%FF)

AISI 1045 a 25 C

Esta vez se realizan menos divisiones ya que hay menos zonas brillosas (tendencia frgil) que en el caso anterior.

% 40

48 100%

% 83.3333%

Muestra 1 2 3

Rodaje de acero

62 HRc 62HRc 63HRc

Probeta de charpy AISI

1045

17HRc 16HRc 14HRc

Probeta traccionada

AISI 1020

90HRb 90HRb 92HRb

Similar al caso anterior:

% 39

48 100%

% 81.25%

As, pues, en promedio se tiene:

% = 82.2917%

AISI 1045 a 100 C

Como se deba esperar, el porcentaje de fractura frgil va disminuyendo conforme aumenta la temperatura. En este caso, se tiene:

% 17

48 100%

% 35.4167%

Se procede de la misma manera que en el caso anterior:

% 19

48 100%

% 39.5833%

Promediando:

% = 37.5 %

Resultados

Los datos obtenidos de los tres ensayos se muestran en la siguiente tabla:

Temperatura C Energa absorbida. Resiliencia. Fractura Frgil.

0 1.2 kgf.m (11.775 J) 1.25 . /2 91.6667% 25 1.4 kgf.m (13.735J) 1.6 . /2 82.2917%

100 1.6 kgf.m (15.695 J) 1.95 . /2 37.5%

Energa absorbida. Fractura Frgil.

1.2 kgf.m (11.775 J) 91.6667%

1.4 kgf.m (13.735J) 82.2917% 1.6 kgf.m (15.695 J) 37.5%

Con la probeta de 0 no se cont, se realiz una aproximacin a su valor.

Erro de la maquina:

0.4 .

0.5 . /2

Discusin de Resultados

Analice y comente los valores de dureza obtenidos en la seccin transversal de las probetas. Haga lo mismo con los valores de dureza superficial. Compare los resultados promedio de dureza en ambos casos. Los materiales en cuyos ensayos se analiz una dureza tanto en la zona superficial como en la zona transversal son los siguientes: Acero BCL 4140: Con el promedio de los datos obtenidos en la tabla de comparacin de durezas, podemos constatar que la parte transversal del material presenta un valor de dureza mayor; en este punto al identador le tomara ms esfuerzo penetrar en la zona de bronce. Pin Pasador: Para el caso del Pin pasador llegamos a la misma conclusin anterior; una vez comparados ambos El rea superficial presenta una mayor dureza con respecto al rea transversal.

Para el o los aceros ensayados, qu valor de resistencia a la traccin espera encontrar, cuando realice este ensayo? Por qu? Al acero AISI 1020 solo se le realizo el ensayo de dureza, al acero AISI 1045 solo se le realizo el ensayo Charpy. La dureza promedio obtenida experimentalmente para este ensayo es de 90.66667HRB. Su equivalencia de dureza brinell es de aproximadamente 200HB. Por la relacin de aceros al carbono de baja aleacin:

=1

3

=1

3 (200)

=.

= .

Este dato est dentro del intervalo terico de esfuerzo mximo del acero AISI 1020

En base a la dureza promedio medida y los valores de resiliencia obtenidos, bosqueje la curva ingenieril que ud. cree presentar el acero cuando haga el ensayo de traccin. Fundamente su respuesta.

Se ha bosquejado la curva ingenieril, se puede observar que la probeta de acero estandarizada AISI 1020 posee deformabilidad esto quiere el acero AISI 1020, es un acero que se usa ms en la fabricacin de elementos de maquinaria en donde su resistencia y dureza son necesarios.

La resistencia a la traccin en el acero AISI 1020es debido al contenido de carbono de estos aceros; el AISI 1020 tiene aproximadamente 0.2% C esto lo hace algo resistente, pero de menor ductilidad.

Conclusiones

o Realizar los ensayos mecnicos es importante, ya que nos permiten estimar las posibles propiedades que puede tener el material, y de esta manera podemos destinarlo correctamente a una aplicacin especfica.

o Es muy importante conocer la temperatura de transicin dctil-frgil que nos

define curva Charpy, para poder determinar el comportamiento del material. No en una sola temperatura, ya que segn las condiciones de trabajo sta vara. Tambin debemos relacionarla con su temperatura de servicio.

o Se debe tomar en cuenta las normativas establecidas para cada ensayo

mecnico, puesto que si variamos un parmetro, lo que midiramos seran datos errneos.

o Un ensayo de dureza se puede utilizar para: evaluar la efectividad y el grado de

un tratamiento trmico, evaluar las resistencias al desgaste de un material y obtener una idea de la resistencia a la traccin de un material. As mismo, debemos tener presente la relacin entre dureza en Brinell y esfuerzo mximo.