Este documento describe la realización de tres ensayos de materiales utilizando probetas de acero F 1150 (acero hipoeutectoide): un ensayo de tracción no normalizado por impacto, un ensayo de flexión dinámica con péndulo Charpy y un ensayo de fluencia. Se detallan las dimensiones de las probetas utilizadas y el equipo de prueba. Los ensayos consisten en romper las probetas de un solo golpe con un péndulo y medir la energía absorbida.

1.
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

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DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
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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

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DE
MATERIALES
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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:

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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

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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 − 64
64
⋅ 100 = 12,5 %
𝑍% =
∅! − ∅!
∅!
⋅ 100 =
6,1 − 4,5
6,1
⋅ 100 = 26,2295%
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑙𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
𝐸!"#$%"&'!
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
=
𝐸!
𝜋 ⋅ 𝑟!
! ⋅ 𝐿!
=
160
𝜋 ⋅
6,1
2
!
⋅ 64
= 0,0855
𝐽
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.

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Ibáñez
Ibáñez
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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.

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7
En
este
ensayo
se
pueden
obtener
tres
posibles
resultados:
1. 𝐸!"#$%$!&'()( = 𝐸!á! → 𝐾
𝑈
𝑉
= 𝐸!"#$%"&'! 𝐽 → 𝐸𝑗: 𝐾𝑉 = 120 𝐽
2. 𝐸!"#$%$!&'()( < 𝐸!á! → 𝐾
𝑈
𝑉
𝐸!"#$%$!&'()( = 𝐸!"#$%"&'! 𝐽 →
𝐸𝑗: 𝐾𝑈250 = 90 𝐽
3. 𝑆𝑖 𝑙𝑎𝑑𝑜! < 10 𝑚𝑚 → 𝐾
𝑈
𝑉
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:

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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: