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18-Noviembre-2016
ENSAYOS DE PÉNDULO CHARPY Y ENSAYO DE
CHISPA 5ª Práctica de Ciencias de los Materiales
GRUPO : A3 (2º INGENIERÍA MECÁNICA)
NOMBRE: ÁLVARO LECIÑANA SOLDEVILLA
Logroño, 18-Noviembre-2016
18-Noviembre-2016
1. Introducción y conceptos
En esta quinta práctica, realizaremos dos ensayos diferentes:
Ensayo de Péndulo de Charpy. Su fundamento último es medir la resiliencia.
Dentro de este ensayo, distinguimos dos ensayos diferentes:
o Tracción no normalizada.
o Flexión dinámica
Ensayo de chispa. En este caso debemos reconocer, entre varias piezas
desconocidas, a qué clase de aceros pertenecen, mediante la comparación de
su chispa.
A. Ensayo de péndulo de Charpy
Como se ha comentado antes, el propósito principal de este ensayo es la medición de
la resiliencia de un material, que tendrá una entalla, en “U” o en “V”.
La resiliencia, como hemos estudiado, es la energía absorbida en la deformación
elástica.
El método para medir esta resiliencia es el uso de un aparato, péndulo de Charpy, que
mide la altura del péndulo antes del choque, y nos da la energía potencial inicial; y
luego mide la altura del péndulo tras el choque, y nos da la energía potencial final. La
diferencia de estas energías es la absorbida por la pieza, la “Resiliencia”.
De acuerdo con lo explicado antes, hemos experimentado dos tipos de ensayos:
Flexión dinámica:
En este apartado, haremos uso de una
probeta de sección cuadrada.
Además, utilizaremos el péndulo de
Charpy y un calibre.
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En ella hemos puesto una probeta de base cuadrada en un apoyo de dos
puntos, y es flexionado por el péndulo.
Hemos probado dos veces: una con la energía suministrada máxima, y otra con
una energía inferior.
Los resultados son los siguientes, donde se puede ver una fractura frágil, y con
forma coneiforme (primero con energía suministrada máxima, segundo con
energía menor):
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Tracción no normalizada:
En este caso haremos uso
de una probeta cilíndrica.
Podemos ver que, ahora,
cuando llegue el péndulo a
la zona inferior, donde la
energía cinética es máxima,
la probeta cilíndrica sufrirá
un choque por tracción,
que absorberá cierta
cantidad de energía, hasta
su ruptura frágil.
También utilizaremos
utilizaremos el péndulo de Charpy en la disposición ilustrada y un calibre.
Es importante roscar bien la probeta tanto al péndulo como al “tope”, para que
la energía se emplee en romper la probeta y no en salirse de las sujecciones.
La pieza tiene este aspecto:
Y tras realizar el ensayo, presenta este otro:
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B. Ensayo de chispa
En este caso, utilizaremos una especie de “muela esmerilada”, probetas de aceros
conocidos, desconocidos, y una tabla metalográfica.
El propósito de este ensayo es reconocer el tipo de acero de cada muestra por
comparación de chispa con un acero ya conocido.
Las características a comparar son el brillo, color y longitud de las chispas, por ejemplo.
El primer paso consiste en encontrar las muestras comerciales disponibles en el taller.
En nuestro caso, sabemos que disponemos de dos tipos de aceros: F115 y F521 (en
designación numérica).
Utilizamos el prontuario metalúrgico para identificar las marcas comerciales. En esta
práctica hemos utilizado la marca de aceros Heva (Bilbao).
F521 → FC
F115 → TM (utilizaremos CTM)
La causa por la que usamos CTM en lugar de TM es que no disponemos de ese tipo de
acero.
En la muela esmerilada observo que FC nos responde con una chispa anaranjada larga,
mientras que CTM lo hace con una chispa anaranjada corta.
Las tres probetas resultaron ser:
FC-TM-FC
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2. Datos tomados y cálculos para el Péndulo de Charpy
Los materiales para el ensayo de Charpy son:
Probeta de sección cuadrada:
o h0=56,5mm
o l0Xl0=10X10mm2.
Probeta cilíndrica
o l0=71mm
o Ø0 =6mm.
1. Flexión dinámica
1. Primer intento, con energía suministrada máxima: 300J
El péndulo de Charpy nos indica que la energía suministrada es 300J y la
absorbida son 70J.
Este resultado lo designamos así:
KU=70J
2. En el segundo intento, suministramos una energía menor: 250J
Ahora el péndulo nos indica que se han suministrado 250J y que se han medido
110J.
El cálculo siguiente es: Eabs=Esumin+Emedid-Emax=250+110-300=60J
El resultado lo designamos así:
KU250=60J
2. Tracción no normalizada
Las dimensiones finales tras el ensayo han sido:
lf=74mm
Ø𝑓 =3,71mm
Para calcular la resiliencia operamos:
𝑅𝐸𝑆𝐼𝐿 =𝐸𝑎
𝑉0=
300
𝜋𝑟2ℎ0= 0,149
𝐽
𝑚𝑚3
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𝐴(%)(𝑎𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜) =𝑙𝑓 − 𝑙0
𝑙𝑓= 0,0405 = 4,05%
𝑍(%)(𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛) =Ø𝑓 − Ø0
Ø0= −0,382 = 38,2% (𝑒𝑛 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜)
