1. Universidad de La Rioja
Área de Ciencia de Materiales
Asignatura: Ciencia de Materiales
INFORME DE LA PRÁCTICA Nº2
ENSAYOS PÉNDULO CHARPY Y DE FLUENCIA
MANUEL ARENAS NÚÑEZ
CURSO 19/20
2. 2
OBJETIVOS, NORMATIVA Y MATERIALES
En esta práctica vamos a realizar un ensayo dinámico de impacto a flexión para el cual utilizaremos un péndulo
Charpy. La cuya finalidad es obtener la tenacidad de los materiales, es decir la resistencia de los materiales a las
cargas de impacto. Con este experimento podemos saber si estos materiales aguantaran bajo las condiciones y
cargas necesarias para el correcto desempeño en las maquinas o estructuras en las que se utilizarán.
Las probetas que usaremos en el péndulo serán 3:
Probeta de acero F-115
Probeta de fundición
Probeta de madera de abeto
Las probetas de acero y fundición están ranuradas una en
forma de U y otra en forma de V
La probeta utilizada en el ensayo de tracción dinámica tiene
dos roscas para poder colocarla en el péndulo y poder
acoplar en el otro extremo la pieza que impactara y causara
la tracción.
Para el péndulo Charpy usaremos la norma UNE-EN ISO 148-1:2017 y mediremos la energía con KU8 y KV8 , es decir
, que el percutor tiene 8mm y la probeta tiene una entalla en U y en V respectivamente.
3. 3
PROCESOS INVOLUCRADOS Y RESULTADOS
PÉNDULO CHARPY
El primer ensayo que realizaremos será el ensayo con péndulo Charpy
y consta de 3 partes. En la primera de ellas utilizaremos una probeta
de acero F-115 con una entalla en forma de U
Colocaremos la probeta en el péndulo Charpy de manera que la entalla
se situe en la parte opuesta a la que recibirá el golpe del péndulo para
así, favorecer la rotura de la probeta.
Una vez colocada la probeta, elevamos el péndulo hasta situarlo en el
punto en el que la máquina aporte 280 J en el impacto y lo dejamos
caer. La máquina nos indica que la fuerza absorbida por la probeta de
acero antes de romperse es de 84J.
La segunda parte de este ensaño lo realizaremos con otra probeta, esta
vez de fundición. Tras calibrar el péndulo a 280J de fuerza de impacto
lo dejamos caer y esta vez podemos observar que la fundición ha
absorbido 25J.
La tercera y última parte de este ensayo se lleva acabo utilizando una
probeta de madera de abeto cuyas dimensiones son 20x20x300mm.
Esta vez calibraremos la energía de impacto a 300J y tras dejar caer el
péndulo apreciamos que la energía que absorbe la madera es 36J.
Estos resultados son lógicos ya que el acero F-115 tiene una resiliencia
elevada y puede absorber gran cantidad de energía antes de romperse. Analizando la fractura deducimos que se trata
de una fractura dúctil mientras que la fundición al poseer más cantidad de carbono en su composición tiene menor
resiliencia y su fractura es frágil. La madera, que es un plástico natural, tiene menor resiliencia que el acero y su
fractura es dúctil y se puede apreciar la fractura de todas las fibras naturales que conforman la probeta de madera
de abeto.
TRACCIÓN DINÁMICA
En el segundo ensayo lo que realizaremos es un ensayo de
tracción dinámica con una probeta cilíndrica de 60mm de
longitud y 5mm de diámetro.
Enroscaremos uno de los extremos al péndulo y el otro a un
tope cilíndrico, este último será el encargado de recibir el
golpe.
En el péndulo añadimos unos topes para poder realizar el
ensayo correctamente.
A continuación, elevamos el péndulo hasta los 300J de fuerza
en el impacto y lo liberamos provocando así el choque. La
máquina nos indica que la probeta ha absorbido 183J antes de
romperse por tracción.
Como se puede apreciar en la foto la fractura por tracción es
dúctil y ahora la pieza mide 73mm en la zona de fractura tiene un diámetro de 3mm. Esto significa que ha sufrido una
deformación plástica antes de romperse.
Péndulo Charpy con una probéta dé
madéra
Probéta para él énsayo dé traccion dinamica
4. 4
ENSAYO DE FLUENCIA
Pese a que no pudimos realizar el ensayo de fluencia por falta de
materiales hare una explicación del mismo.
La fluencia
La fluencia es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir
de la cual solo se recuperará la parte de su deformación
correspondiente a la deformación elástica, quedando una
deformación irreversible. Este fenómeno se situa justo encima del
límite elástico, y se produce un alargamiento muy rápido sin que
varie la tensión aplicada.
Para determinar las propiedades de fluencia el material se somete a
una tensión constante con una temperatura constante. Con los
datos obtenidos en función del tiempo se puede trazar un diagrama
fuerza-tiempo donde la fluencia es la pendiente en cada punto.
En el caso de que se produzca una rotura, el ensayo se da por
finalizado y se registra el momento de la rotura, si no se produce, registraremos la recuperación de fluencia.
PROFUNDIZACIÓN
Observando las fotos podemos saber qué tipo de rotura han sufrido las probetas.
En la primera foto se puede ver que la fractura es dúctil ya que la superficie de fractura esta inclinada entre 45 y
90 grados, esto implica una deformación plástica antes de la rotura y eso provoca que la pieza absorba más
energía antes de la fractura. Estamos hablando de una probeta de acero F-115.
En la segunda, la probeta de fundición ha sufrido una fractura con una superficie prácticamente perpendicular a
la probeta, esto nos señala una fractura frágil. El resultado se podía intuir debido al alto contenido de carbono
en su estructura.
La tercera probeta, de madera de abeto, está conformada de fibras plásticas naturales que al ser sometidas a
una carga se fracturan de una forma dúctil
La probeta de fundición a la izquierda, la de acero en el centro y la de madera en la derecha
Para expresar los resultados de una manera correcta hay que seguir la norma. Como la E suministrada es menor que
la E Max entonces:
Probeta de fundición KV8280=25J por lo que K= 25/sección transversal (1.5x1.5x5)
Probeta de acero KU8280=84J k=84/(1.5x1.5x6)
Madera K=Eabs/sección
Maquina utilizada én él énsayo dé fluéncia
