Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ITI ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA
CURSO 2015/2016
CIENCIA DE MATERIALES
PRÁCTICA DE LABORATORIO: “ENSAYOS PÉNDULO CHARPY Y FLUENCIA”
GRUPO A3
SAMUEL IBÁÑEZ IBÁÑEZ
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA 30/10/2015 PRÁCTICAS DE CIENCIA DE MATERIALES CURSO 2015/2016
Samuel Ibáñez Ibáñez 2
Índice 1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 3 2. MATERIAL ......................................................................................................................................... 3 3. REALIZACIÓN DEL ENSAYO ...................................................................................................... 5 3.1. Ensayo de tracción no normalizado por impacto .................................................... 5 3.2. Ensayo de flexión dinámica con péndulo de Charpy .............................................. 5 3.3. Ensayo de fluencia ................................................................................................................. 7
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA 30/10/2015 PRÁCTICAS DE CIENCIA DE MATERIALES CURSO 2015/2016
Samuel Ibáñez Ibáñez 3
1. INTRODUCCIÓN
Los ensayos de choque determinan la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para introducir la fractura de la probeta de un solo choque, el que se refiere a la unidad de área, para obtener lo que se denomina resiliencia.
El objeto del ensayo de choque es el de comprobar si una maquina o estructura fallará por fragilidad bajo las condiciones que le impone su empleo, muy especialmente cuando las piezas experimentan concentración de tensiones, por cambios bruscos de sección, mecanizados incorrectos, etc. o bien verificar el correcto tratamiento térmico del material ensayado.
En esta práctica se realizara un ensayo de tracción no normalizado por impacto y un ensayo de flexión dinámica con péndulo de Charpy regidos por la norma UNE 7-‐290-‐72.
Los ensayos consistirán en romper de un solo golpe, con una masa-‐péndulo, la probeta correspondiente y determinar la energía absorbida expresada en julios.
2. MATERIAL
En estos ensayos se utilizará una probeta cilíndrica de acero F 1150, C55 (acero hipoeutectoide) para el ensayo de tracción no normalizado por impacto.
Las dimensiones de dicha probeta son las siguientes:
• 𝐿! = 64 𝑚𝑚
• ∅! = 6,1 𝑚𝑚
También se utilizaran dos probetas tipo Charpy iguales con entalla en U para el ensayo de flexión dinámina con péndulo de Charpy:
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA 30/10/2015 PRÁCTICAS DE CIENCIA DE MATERIALES CURSO 2015/2016
Samuel Ibáñez Ibáñez 4
Sus dimensiones son:
• 𝐿 = 55 𝑚𝑚
• 𝑆 = 10 ⋅ 10 = 100 𝑚𝑚!
Para realizar la medida de todas las probetas se ha utilizado el calibre o pie de rey y para realizar los ensayos un péndulo tipo Satec.
Péndulo utilizado en los ensayos
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA 30/10/2015 PRÁCTICAS DE CIENCIA DE MATERIALES CURSO 2015/2016
Samuel Ibáñez Ibáñez 5
3. REALIZACIÓN DEL ENSAYO
3.1. Ensayo de tracción no normalizado por impacto
En este ensayo se coloca la probeta cilíndrica en el péndulo de Charpy de modo longitudinal sobre los apoyos del péndulo. A continuación se deja caer el péndulo desde una cierta altura que es la que nos proporciona una energía de impacto de 300 J, de manera que impactará contra la probeta provocando su rotura y arrastrará uno de sus extremos, quedando el otro fijado al soporte de la base hasta su fallo por rotura a tracción.
Tras la rotura obtenemos el valor de la energía absorbida por la probeta durante el choque la cual tiene un valor de 160 J (𝐸! = 160 𝐽).
Con el calibre medimos la nueva longitud y diámetro (ya que ha sufrido estricción) y obtenemos los siguientes valores:
• 𝐿! = 72 𝑚𝑚
• ∅! = 4,5 𝑚𝑚
Conocidas ya las dimensiones iniciales y finales y la energía absorbida se procede a hallar los valores de alargamiento, estricción y resiliencia:
𝐴% =𝐿! − 𝐿!𝐿!
⋅ 100 =72− 6464 ⋅ 100 = 12,5 %
𝑍% =∅! − ∅!∅!
⋅ 100 =6,1− 4,56,1 ⋅ 100 = 26,2295%
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑙𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =𝐸!"#$%"&'!
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 =𝐸!
𝜋 ⋅ 𝑟!! ⋅ 𝐿!=
160
𝜋 ⋅ 6,12
!⋅ 64
= 0,0855𝐽
𝑚𝑚!
3.2. Ensayo de flexión dinámica con péndulo de Charpy
Este ensayo se realiza según la Norma Europea EN 10 045-‐1. Para este ensayo se utilizarán dos muestras con dos probetas con entalla en U iguales. La probeta se coloca exactamente sobre los apoyos de forma que el plano de simetría de la entalla separe más de 0,5 mm de los plano de simetría de los mencionados apoyos. Así mismo la probeta se debe colocar en el soporte de modo que la arista de la maza golpee la cara opuesta de la entalla.
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA 30/10/2015 PRÁCTICAS DE CIENCIA DE MATERIALES CURSO 2015/2016
Samuel Ibáñez Ibáñez 6
Colocación de la probeta con la entalla mirando a la cara opuesta de donde golpea
Una vez colocada la muestra se fija el péndulo en la posición superior inicial (esta altura depende de la energía de impacto que queramos producir en la probeta) y se retira la uña de fijación haciendo que el péndulo caiga libremente por la acción de la gravedad aplicando un impacto a la muestra, que la encorva y destruye elevándose en relación al eje vertical del péndulo Charpy en un ángulo 𝛽. Por medio de la escala, se mide el ángulo de elevación del péndulo y directamente se lee la energía consumida en el proceso.
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA 30/10/2015 PRÁCTICAS DE CIENCIA DE MATERIALES CURSO 2015/2016
Samuel Ibáñez Ibáñez 7
En este ensayo se pueden obtener tres posibles resultados:
1. 𝐸!"#$%$!&'()( = 𝐸!á! → 𝐾 𝑈𝑉 = 𝐸!"#$%"&'! 𝐽 → 𝐸𝑗:𝐾𝑉 = 120 𝐽
2. 𝐸!"#$%$!&'()( < 𝐸!á! → 𝐾 𝑈𝑉 𝐸!"#$%$!&'()( = 𝐸!"#$%"&'! 𝐽 →
𝐸𝑗:𝐾𝑈250 = 90 𝐽
3. 𝑆𝑖 𝑙𝑎𝑑𝑜! < 10 𝑚𝑚 → 𝐾 𝑈𝑉 𝐸!"#$%$!&'()(/𝑙𝑎𝑑𝑜! 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜 =
𝐸!"#$%"&'! 𝐽 → 𝐸𝑗:𝐾𝑈250/75(5) = 50 𝐽
Para la primera prueba la energía suministrada es de 300 J y la energía absorbida es de 170 J por lo que se denota de la siguiente manera: KU=170 J (entalla en U).
Para la segunda prueba la energía suministrada es de 300 J y la energía absorbida es de 110 J por lo que se denota del siguiente modo: KU250=110 J (entalla en U).
3.3. Ensayo de fluencia
La fluencia es la deformación plástica que tiene lugar a temperatura elevada bajo la acción de una carga constante aplicada durante un largo período de tiempo.
Este ensayo consiste en determinar los valores de carga máxima que puede soportar un material para que, a T determinada llegue a producir durante 1000 h o 10000 h o 100000 h un alargamiento de 0,01, 0,1 o 1%
No hemos realizado este ensayo pero si hemos visto el material necesario:
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA 30/10/2015 PRÁCTICAS DE CIENCIA DE MATERIALES CURSO 2015/2016
Samuel Ibáñez Ibáñez 8
En la caja azul se ve el reloj comparador. Con él se mide la elongación de la probeta a la que se está sometiendo a las condiciones de carga y temperatura concretas. En este reloj 5 vueltas en la aguja grande corresponden a 1 mm en la aguja pequeña,
También se observa las dos cargas puestas que son de 2 ó 5 ó 10 N/mm2 y otras partes como la caja acondicionadora de temperatura, fabricada en metacrilato.
Se pueden obtener distintas gráficas:
