ENSAYO DE MATERIALES. Choque

Transcripción

1 ENSAYO DE MATERIALES Choque

2 Definición Este ensayo consiste en provocar la rotura del metal en condiciones de gran triaxialidad para determinar si su plasticidad es o no suficiente para soportar esas condiciones. Además es posible medir el trabajo absorbido por la deformación: resiliencia. Este es un buen término para juzgar su calidad, siempre dentro de metales de igual naturaleza. Si bien el ensayo de tracción da valores correctos de la ductilidad de un material (o sea la capacidad de deformación plástica), no resulta preciso para determinar su grado de tenacidad o fragilidad. Al ensayar un metal a tracción, se observa que al aumentar la velocidad de la carga, se eleva el límite elástico, o sea que disminuye la plasticidad del material. Entonces, en este ensayo se busca romper la probeta sin darle posibilidades de deformación y para lograr un estado de mayor triaxialidad se realiza una entalladura en la probeta. Se pueden variar la masa, la velocidad de caída, longitud entre apoyos, carácter y profundidad de la entalla, etc para modificar la triaxialidad del ensayo y los factores enfragilizadores. Pero esto nos daría un ensayo netamente cualitativo. Para lograr valores cuantitativos medimos la energía absorbida por el metal en su deformación y rotura.

3 Ensayo de Charpy Este ensayo determina el trabajo de choque absorbido por la probeta entallada trabajando a flexión sobre dos apoyos. Se utilizan máquinas de tipo pendular, en las cuales se conoce la masa que se deja caer desde una altura establecida. El trabajo necesario para romper la barra será la diferencia entre la energía original y la final del péndulo. A 0 = A 1 A 2

4 Ensayo de Charpy

5 Ensayo de Charpy En un esquema: α 2 α 1 A 1 = G.h 1 A 2 = G.h 2 h 1 = OP OA del triángulo OAB, OA = R.cosα 1 y OP = R por lo tanto: h 1 = R.(1 cos α 1 ) de igual manera h 2 = R.(1 cos α 2 ) y reemplazando, el trabajo realizado para romper la probeta de un solo golpe es: A 0 = G.R.(cos α 2 cos α 1 ) De todas maneras, este valor no hay que calcular, ya que la máquina nos da directamente el valor del trabajo en la escala en kgm. La resiliencia resulta: A o ρ = expresada en kgm/cm 2 S

6 Ensayo de Charpy Algunas consideraciones Como se ha dicho este ensayo nos permite recabar una información sobre la plasticidad del metal y además su sensibilidad a la triaxialidad. La resiliencia mide un trabajo muy complejo. En primer lugar hay que hacer una entalla para que por aquí se produzca la rotura. Iniciar la rotura requiere de un trabajo que dependerá, para un determinado metal, del tipo y profundidad de la entalla. Iniciada la rotura, la grieta se propaga y por ser ésta una entalla mucho más aguda, hace falta menos trabajo. Si hubiese alguna imperfección que detenga esta propagación, hará falta más trabajo para continuar la rotura y por lo tanto la resiliencia será mayor. Esto sólo sucede en los metales dúctiles. Se puede observar, que la resiliencia disminuye, tanto por un aumento de la profundidad de la entalla como por una disminución de la sección de rotura. Y por lo tanto para una misma entalla y material se obtiene mayor resiliencia cuando la sección de rotura es más pequeña. En los metales frágiles la resiliencia no varía con estos factores ya que la fractura, una vez iniciada, se autopropaga.

7 Ensayo de Charpy Algunas consideraciones Esto también significa que un metal con grandes defectos, dará lugar a resiliencias mayores que un metal sano, ya que en aquél habrá que iniciar varias veces la rotura. Por lo tanto, la aptitud de la resiliencia para mostrarnos la sensibilidad a la triaxialidad será sólo comparativa para un mismo metal o aleación. Otros tipos de entalladuras de probetas

8 Ensayo de Schnadt En el ensayo de Charpy el trabajo desarrollado en la deformación de la probeta comprende una parte de trabajo de tracción, correspondiente a la sección del metal entre la fibra neutra y el fondo de la entalla, trabajando a compresión el resto de la sección. Y esta parte es perturbadora a los efectos de estudiar la triaxialidad, ya que ésta comprende a trabajos de tracción. Schnadt suprime la parte comprimida taladrando la probeta y colocando en la zona comprimida, un núcleo cilíndrico que recibe el golpe. Realiza tres tipos de probetas en los que varía el efecto de triaxialidad: 1.- Dinacidad, donde el estado triaxial de tensiones es: σ 1 = 1; σ 2 = 0,5; σ 3 = Resilacia, donde el estado triaxial de tensiones es: σ 1 = 1; σ 2 = 0,65; σ 3 = 0, Coherencia, donde el estado triaxial de tensiones es: σ 1 = 1; σ 2 = 0,75; σ 3 = 0

9 Ensayo de Schnadt Para obtener la dinacidad, no practica ninguna entalla y para las otras determinaciones:

10 Ensayo de Schnadt El péndulo es similar al de Charpy y se tiene: una alta dinacidad indica un material dúctil; bajas coherencias señalan sensibilidad a la entalla, tanto más acentuada cuanto mayores sean las diferencias entre la coherencia y la resilacia. En estos ensayos, se puede considerar que roturas: con menos de 3 kgm/cm 2 rotura frágil con más 7 kgm/cm 2 rotura dúctil y entre 3 y 7 kgm/cm 2 rotura mixta Fin