Resilencia

Ciencia de Materiales. Roturas cargas estáticas. Péndulo Charpy. Tenacidad y fragilidad material

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ENSAYO DE RESILENCIA

FUNDAMENTO TEÓRICO:

Hay muchas piezas que sufren además de cargas estáticas ,cargas dinámicas que pueden propiciar su rotura.

Se comprende entonces ,la necesidad de un ensayo que prediga el comportamiento de un material en esas condiciones ,es decir ,su grado de tenacidad o fragilidad.

Los ensayos más importantes hoy día para predecir el comportamiento de un material ante la acción de cargas dinámicas por flexión son los métodos Charpy e Izod.

En estos ensayos ,probetas normalizadas se rompen de un solo golpe midiendo la energía consumida para producir la rotura.

Se entiende por Resilencia ,la energía absorbida en la rotura por unidad de sección ,expresada en Kpm/cm2.

La Resilencia es un valor que caracteriza a un material sometido a determinadas condiciones de ensayo ,pero que no predice su comportamiento en situación real de servicio. Es un método válido para contrastar la calidad de distintos metales o aleaciones.

La RESILENCIA depende fundamentalmente de:

  • Dimensiones de la probeta.-deben de realizarse con probetas de iguales características geométricas.

  • Forma y profundidad de la entalla.-la entalla debe de ser perféctamente lisa, ya que cualquier rugosidad puede disminuir la resilencia.

  • Distancia entre apoyos.-debe de haber siempre la misma, para que los resultados sean comparables.

  • Temperatura.-al disminuir la temperatura disminuye simultáneamente la ductibilidad y con ello la resilencia.

  • FACTORES que influyen en la resilencia:

    • Tamaño de grano.-el grano fino es más resilente.

    • Fragilidad de revenido.

    • Efecto fibra.

    PÉNDULO CHARPY:

    Está constituido por dos montantes verticales unidos por su parte inferior a una base rígida y por la superior ,a un eje horizontal alrededor del cual gira un brazo que tiene en su extremo una pesa en forma de disco.Este disco presenta una arista afilada que forma un ángulo de 30º ,con radio de 1 mm.,y que es la encargada de romper la probeta por choque.

    Ensayo de torsión por impacto.

    Fundamento práctico:

    Primero hacemos una prueba en caída libre del péndulo.

    Para realizar este ensayo uno de mi grupo colocó el acero F-127 (con un poco de Niquel ,que hace que aumente la tenacidad) ,con dimensiones de 10 * 10 mm ,proporcionado por el profesor ,en la parte inferior del montante donde hay dos apoyos regulables sobre los que descansa la probeta en posición horizontal,de forma que la cara entallada queda opuesta a la cara que recibe el golpe.

    Otro de mis compañeros levantó el péndulo a una altura de 1.5 m(o un ángulo de 161º) siempre con el brazo recto,sin doblarlo;dejándolo caer después.

    Al incidir sobre la probeta ,la rompe y sigue moviéndose hasta una altura inferior a la de caída,pues parte de la energía que llevaba se consume en el choque ,siendo ésta la energía que utilizaremos pare calcular la resilencia.

    Para medir esta energía ,la máquina dispone de una aguja que arrastrada por el péndulo ,indicando en un disco graduado ,el ángulo que alcanza en péndulo después del choque ,en nuestro caso ha sido un ángulo de 55º.

    Nuestro acero F-127 tenía una longitud de 55 mm ,tenía una entalla en el centro de 2 mm de ancho y 2 mm de profundidad.

    La velocidad de choque : como al aumentar la velocidad de aplicación del esfuerzo se dificulta el deslizamiento ,la velocidad variará la resilencia disminuyéndola.

    (resilencia) = A/S =P(h-h´)/S = Pl(cos-cos)/S=10.2 Kpm.

    h=altura de caída=1.5 m

    h´=altura después de la rotura

    S=área de sección

    =ángulo de caída=161.45º

    =ángulo de subida=161.45º-55

    l=longitud rectificada del brazo del péndulo=765 mm

    P=peso del péndulo=20 Kg.

    Con nuestra probeta de 10*10 mm de sección hemos obtenido que son capaces de desarrollar una energía de 10.2 Kpm;válida solución puesto que ya están normalizadas estas probetas dando una energía de 10 y 30 Kpm,utilizadas para metales de baja resilencia como Al,Zn;etc.

    El trabajo en romper:

     = G*hi-G*hr = G*(hi-hr ) = G*h(cosr-cosi)

     =i-r

     = a/A

    Prácticas de Fundamentos de Ciencias Materiales

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