los ensayos
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República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Universitaria
Instituto Universitario Politécnico” Santiago Mariño”
Extensión Maturín
Profesor: Autores:
Juy, Alberto. Barrios Ligia. CI: 25.452.481
Hernandez, Maria. CI: 24.123.274
Moussatti, Aníbal. CI:
Tuñas, Génesis. CI: 23.897.624
Maturín, Febrero 2016
Ensayos.
Ensayos de Dureza.
En la actualidad existen muchos métodos para medir la dureza de un
material. Pueden clasificarse según el procedimiento que se emplea en tres
grupos:
a) Los que miden la dureza mineralógica o la dureza que oponen los
cuerpos a ser rayados.
b) Los que miden la resistencia que oponen los cuerpos a la penetración
(esta clase de dureza es la que se mide con mayor frecuencia).
c) Los que miden la dureza elástica o al rebote.
1) Ensayo de Dureza de Rockwell.
El ensayo de dureza de Rockwell es el método más usado para medir
la dureza ya que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos
especiales. Este es un método de ensayo por penetración que se utiliza tanto
en materiales blandos como duros. Consiste en unas bolas de acero
endurecido de alrededor de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulgadas, y unos conos de
diamante (Brale), el cual se utiliza para los materiales duros.
En este ensayo se determina el número de dureza a partir de la
diferencia de profundidad de penetración que resulta al aplicar primero una
carga inicial pequeña y luego una carga mayor; la carga menor se utiliza con
el fin de hacer más exacta la medida. Según sea la magnitud de las cargas,
existen dos tipos de ensayos: Rockwell y Rockwell Superficial. En el ensayo
de Rockwell la carga menor es de 10Kg, mientras que las mayores son de
60, 100 y 150Kg.
Ejemplo de las Etapas del Ensayo de Dureza de Rockwell:
Cada escala de dureza está representada por una letra del alfabeto:
Para ensayos superficiales la carga es de 3Kg, mientras que el valor
de las cargas mayores pueden ser 15, 30 o 45Kg; estas se identifican
mediante un número (15, 30, 45 según sea la carga) y una letra (N, T, W o Y,
según el penetrador).
Cuando se especifican durezas Rockwell y superficiales, deben
indicarse, además del número de dureza, el símbolo de la escala utilizada.
La escala se designa por HR seguido por una identificación de escala, por
ejemplo: 80HRB representa una dureza de 80 en la escala B y 60HR30W
indica una dureza superficial de 60 en la escala 30W.
Procedimiento del ensayo:
a. Aplicación de la carga menor : debe colocarse la probeta sobre el
soporte y aplicar la carga menor gradualmente hasta que se obtenga
la indicación apropiada en la carátula. Esto se obtiene cuando el
indicador haya dado el número apropiado de revoluciones completas y
quede dentro de 5 divisiones de la posición de ajuste en la parte
superior de la carátula.
b. Aplicación de la carga mayor : debe aplicarse la carga mayor
accionando la palanca de operación sin impacto y dejando que gire
libremente. Se retira la carga mayor llevando la palanca de operación
de regreso a la posición original dentro de los 2 segundos siguientes
después de que su movimiento ha cesado sin interrumpirla maniobra
de regreso.
c. Lectura de la escala de dureza de Rockwell : se considera la dureza
Rockwell como la lectura del indicador en la escala apropiada de la
carátula, después de que se ha quitado la carga mayor y mientras la
carga menor aún está actuando. Estas lecturas se estiman a veces a
la mitad de una división, dependiendo del material que se pruebe.
Condiciones del ensayo:
1. La superficie del material debe estar lisa, seca y libre de grasa, polvo,
entre otros.
2. El espesor de la probeta debe ser por lo menos diez veces la
profundidad de la huella. El ensayo no es válido si en la cara posterior a
la del ensayo aparece una protuberancia.
3. Si se ensaya una pieza cilíndrica, el radio debe ser mayor en seis
milímetros al del penetrador. Los valores de dureza resultan ligeramente
inferiores a los valores reales.
4. La aplicación de la carga debe hacerse de manera perpendicular a la
superficie de la probeta.
Hoy en día los equipos modernos para la medida de la dureza de
Rockwell están automatizados y son muy fáciles de utilizar; la dureza es
medida directamente y cada medida requiere sólo unos pocos segundos.
Estos permiten observar las variaciones de tiempo de aplicación de la carga,
la cual se considera al momento de interpretar los resultados de los ensayos
de dureza.
2) Ensayo de Dureza de Brinell.
En los ensayos de dureza de Brinell al igual que en los de Rockwell se
utiliza un penetrador duro esférico en la superficie de metal a ensayar. En
este se comprime una bola de acero templada, de diámetro (D) 2,5; 5 ó
10mm, contra el material a ensayar, con una fuerza P. Después de liberar la
carga se mide el diámetro (d) de la huella con un dispositivo amplificador
óptico. La dureza Brinell es un valor adimensional resultante de:
La fuerza del ensayo debe tomarse de magnitud tal que se forme una
huella con diámetro d = 0,2.D a d = 0,7.D. Para materiales blandos y bolas
de ensayo pequeñas, la fuerza del ensayo debe ser menor. Se calcula
partiendo del grado de carga y del diámetro de la bola.
El grado de la carga para el acero no templado y el hierro fundido es igual
a 30; para metales no férreos y sus aleaciones son igual a 10; para el
aluminio y el cinc igual a 5; para los metales de cojinetes igual a 2,5; para el
plomo y el estaño igual a 1,25. Las cargas y diámetros de las esferas usadas
para el ensayo de dureza Brinell son:
En algunos materiales, la penetración provoca una deformación en la
huella, la cual puede llegar a dar una información falsa a la hora de medir el
diámetro. Se sabe experimentalmente que él número de dureza Brinell de
casi todos los materiales está influenciado por la carga de penetración, el
diámetro de la bola y las características elásticas de la misma. En general
debe usarse una bola de 10 mm de diámetro y de una composición química
adecuada con cargas de 3000kgf, 1500kgf o 500kgf, dependiendo de la
dureza del material que va a probarse. Aunque los números de dureza Brinell
pueden variar conforme la carga de prueba usada con la bola de 10 mm,
cuando se usen bolas más pequeñas en probetas delgadas, los resultados
de las pruebas generalmente corresponden a los obtenidos con la bola de 10
mm de diámetro.
Él número de dureza Brinell seguido del símbolo HB sin sufijos indica las
siguientes condiciones de prueba:
Diámetro del balín = 10 mm
Carga = 3000 kgf
Duración de la carga = 10 a 15 segundos.
El equipo para la prueba de dureza Brinell generalmente consiste de una
máquina que soporta la probeta y aplica una carga predeterminada sobre un
balín que está en contacto con la probeta. La magnitud de la carga está
limitada dentro de ciertos valores. El diseño dela máquina de prueba debe
ser tal que no permita un movimiento lateral del balín o de la probeta
mientras se está aplicando la carga.
Procedimiento:
a. Magnitud de la carga de prueba : la carga para la prueba de
dureza Brinell estándar es de 3000kgf, 1500kgf o 500kgf. Es
preferible que la carga de la prueba sea de tal magnitud que el
diámetro de la huella este entre 2.5 a 6.00mm. No es obligatorio
que la prueba cumpla estos intervalos de carga pero debe tomarse
en cuenta que pueden obtenerse diversos valores de Dureza
Brinell si sé varia la carga a la especificada usando una bola de
10mm.Para materiales más blandos en ocasiones se ocupan
cargas de 250kgf, 125kgf o 100kgf.
b. Espaciamiento de las huellas : La distancia del centro de la huella
a la orilla de la probeta o a la orilla de otra huella debe ser cuando
menos tres veces el diámetro de la misma.
c. Aplicación de la carga de prueba : La carga de prueba debe
aplicarse a la probeta lenta y uniformemente. Aplicar toda la carga
de prueba por 10 s a 15 s excepto para ciertos metales blandos
(suaves.).
Medición de la huella:
Diámetro : en la prueba se deben medir dos diámetros de la huella
perpendiculares entre sí. Y su valor promedio se usa como base para
calcular el número de dureza Brinell, estas mediciones comúnmente
son tomadas con un microscopio portátil a bajos aumentos que tiene
una escala fija en el ocular.
Microscopio de medición.
Las divisiones de la escala micrométrica del microscopio o de otros
dispositivos de medición que se usen para medir el diámetro de la huella,
deben permitir una medición directa en décimas de milímetro con una
aproximación hasta 0.02 mm. Esto aplica únicamente al diseño del
microscopio y no es un requisito para la medición de la huella.
Tabla de valores de dureza de algunos metales:
3) Numero de Dureza Vickers
Existen tres tipos de ensayo de dureza Vickers caracterizados por
diferentes intervalos de fuerzas de ensayo.
Él número de dureza Vickers es seguido por las siglas HV con un
primer sufijo convencional y un segundo sufijo que indica el tiempo de
aplicación de la carga, cuando este último difiere del tiempo normal, el cual
es de 10 a 15 segundos. Las pruebas de dureza Vickers se realizan con
cargas desde 1.96 N hasta 980.7 N. En la práctica, él número de dureza
Vickers se mantiene constante para cargas usadas de 49N o mayores. Para
cargas menores él número de dureza varía dependiendo de la carga
aplicada.
El equipo para la prueba de dureza Vickers consiste generalmente de
una máquina que soporta la probeta y permite un contacto gradual suave
entre esta y el penetrador, bajo una carga predeterminada que se aplica
durante un periodo de tiempo dado. El diseño de la máquina debe ser tal que
no tenga balanceos o movimientos laterales de la probeta y del penetrador,
mientras se aplica o retira la carga, se utiliza un microscopio de medición que
generalmente va montado en la máquina.
Penetrador diamante:
El penetrador debe estar finamente pulido con aristas bien definidas.
La base de la pirámide debe ser cuadrada y sus caras opuestas deben
formar un ángulo de 136º. Las cuatro caras del penetrador deben estar
inclinadas simétricamente con respecto al eje del mismo y terminar en un
vértice afilado, o sea que la línea de unión entre las caras opuestas no deben
ser mayor de 0.001 mm de longitud.
Procedimiento:
a. Magnitud de la carga de prueba : pueden usarse cargas de prueba
desde 1.96 Nhasta 980.7 N conforme con los requisitos de la prueba.
Él número de dureza Vickers es prácticamente independiente de la
carga de prueba.
b. Aplicación de la carga de prueba : la carga de prueba debe aplicarse
y retirarse suavemente sin golpes o vibraciones. El tiempo de
aplicación de la carga de prueba completa debe ser de 10 a 15
segundos a menos que se especifique otra cosa.
c. Espacio entre las huellas : el centro de la huella no debe estar
cercano a la orilla de la probeta u otra huella en una distancia igual a
dos veces y media la longitud de la diagonal de la huella. Cuando se
prueba material con recubrimiento, la superficie de unión debe
considerarse como una orilla para él cálculo del espacio entre huellas.
d. Medición de la huella: Deben medirse ambas diagonales de la huella
y su valor promedio usarse como base para el cálculo del número de
dureza Vickers. Se recomienda efectuar la medición con la huella
centrada, tanto como sea posible, en el campo óptico del microscopio.
Microscopio de medición:
Las divisiones de la escala micrométrica del microscopio, o de
cualquier otro dispositivo de medición, deberán ser tal que pueda medirse la
longitud de las diagonales de una huella con una aproximación de 5%, lo que
sea mayor efectuada en una probeta, con la superficie pulida.
4) Ensayos de Shore.
Puede evaluarse la dureza a través de la cualidad que muestran los
materiales de devolver la energía potencial recibida, dE, por impacto de una
masa que contacta con una determinada velocidad.
Por las razones que se apuntaron, el grado de endurecimiento, dH, es
función inversa de la energía absorbida dEa. Es decir:
dH = f(1/dEa)
Cumpliéndose que:
dEa = dE0 - dEc
El equipo para medir la dureza elástica se denomina escleroscopio. El
escleroscopio, figura 2.41, es un dispositivo para medir la altura de rebote de
un pequeño martillo con punta de sauco o diamante, después de que cae por
su propio peso desde una altura definida sobre la superficie de la pieza a
prueba. El instrumento tiene por lo general un disco autoindicador tal que la
altura de rebote se indica automáticamente. Cuando el martillo se eleva a su
posición inicial, tiene cierta cantidad de energía potencial que se convierte en
energía cinética al ser liberado, golpeando la superficie de la muestra a
ensayar. Parte de la energía se absorbe por la muestra y el resto eleva de
nuevo el martillo. La altura de rebote se indica por un número sobre una
escala arbitraria tal que cuanto mayor sea el rebote, mayor será el número y
la pieza a prueba será más dura.
La dureza elástica se aplica de forma auxiliar para determinar el grado
de endurecimiento de los materiales que muestran una correlación clara con
el ciclo de histéresis s-e, como son los materiales metálicos, y fundamental-
mente, en aquellos, como los cauchos, en que la caracte-rística de
amortiguamiento es muy importante y poco acusada la fractura puntual de un
penetrador a compresión de un ennsayo de dureza Brinell.
Ensayo de Tracción.
Este ensayo mecánico consiste en someter a una probeta de forma y
dimensiones normalizadas a un esfuerzo de tracción continuo (tendencia a
estirar el material) en la dirección de su eje longitudinal, estudiando así la
elasticidad del material.
Los resultados obtenidos en la
realización de un ensayo de tracción
se representan en una gráfica en la
que se refleja los valores de las
deformaciones producidas
(alargamientos, ∆l) en el eje de
abscisas y las fuerzas aplicadas (F)
en el eje de ordenadas
No obstante se hace necesario un
cambio de escala en abscisas y
ordenadas, de tal manera que
obtengamos una curva que relacione
las tensiones de una sección
transversal con las deformaciones
relativas a la longitud inicial,
llamadas alargamientos unitarios.
Consideremos una probeta de longitud lo y una sección Ao sometida a
una fuerza F normal de tracción (perpendicular a la sección de la probeta).
Se define esfuerzo o tensión (б) como la fuerza (F) aplicada a la
probeta por unidad de sección transversal Ao
б= F/ Ao
La unidad de la tensión en el S.I. es el Pascal = N/ m2
Es muy habitual en la industrial emplear el kp/cm2 como unidad de tensión
1 kp/cm2 = 105 N/m2 = 105 Pa
Supongamos que durante el ensayo la varilla se alargó una longitud ∆l = l - lo
l = longitud final de la probeta
lo = longitud inicial de la probeta
Definimos deformación o alargamiento unitario (ξ) de la probeta como
el cociente entre el cambio de longitud o alargamiento experimentado y su
longitud inicial
ξ= ∆l / lo = l - lo / l No tiene unidades
Análisis de un Diagrama de Tracción
Un material sometido a una tensión produce una deformación del
mismo. Si al cesar la fuerza el material vuelve a sus dimensiones primitivas,
diremos que ha experimentado una deformación elástica. Si la deformación
es tal que no recupera por completo sus medidas originales es una
deformación plástica.
Supongamos una probeta sometida a tracción cuyos resultados se
representan en gráfica.
Un material presenta dos zonas en cuanto a su comportamiento ante
un esfuerzo de tracción:
1. - Zona elástica (OE): Se caracteriza porque al cesar las tensiones
aplicadas, los materiales recuperan su longitud inicial (lo)
2.- Zona plástica (ES): Se ha rebasado la tensión del límite elástico y,
aunque dejemos de aplicar tensiones de tracción (б), el material ya no
recupera su longitud original y será mayor que lo. Se dice que material ha
sufrido deformaciones permanentes
En la zona elástica (OE) hay, a su vez, dos zonas:
a) Zona de proporcionalidad (OP): En la gráfica es una línea recta,
es decir, el alargamiento unitario (ξ) es proporcional a la tensión
ejercida (б ).
б = constante • ξ
La constante se representa por la letra E y se llama módulo de elasticidad longitudinal o módulo de Young. En el sistema
internacional, sus unidades son N/m2
б = E • ξ
b) Zona no proporcional (PE): El material se comporta de forma
elástica, pero no existe una relación proporcional entre tensión y
deformación.
En la zona plástica (PE) hay, a su vez, otras dos zonas:
c) Zona de deformación plástica uniforme o zona de límite de rotura (ER): Se consiguen grandes alargamientos con un
pequeño incremento de la tensión. En el punto R existe el límite de
rotura y la tensión en ese punto se llama tensión de rotura (бR). A
partir de este punto, la probeta se considera rota, aunque físicamente
no lo esté.
d) Zona de rotura o zona de estricción o zona de deformación plástica localizada (RS): Las deformaciones son
localizadas y, aunque disminuya la tensión, el material se deforma
hasta la rotura. En el punto S, la probeta se ha fracturado. La sección
de la probeta se reduce drásticamente.
Esta curva varía de un material a otro, e incluso, otros materiales presentan
curvas distintas (acero).
Una vez definida la curva de tracción, veamos algunas definiciones
Límite de elasticidad o límite elástico (бE): La tensión a partir de
la cual las deformaciones dejan de ser reversibles, es decir, la probeta
no recuperará su forma inicial.
Límite de rotura o tensión de rotura (бR): Máximo valor de la
tensión observable en un diagrama tensión-deformación. Esta es la
máxima tensión que soporta la probeta.
Módulo de Young (E): Constante que representa la relación entre la
tensión y la deformación en la zona proporcional. También se le llama
módulo de elasticidad longitudinal
Límite de proporcionalidad (бP): La tensión a partir de la cual deja
de cumplirse la relación proporcional entre tensión y deformación y,
por lo tanto, se deja de cumplir la ley de Hooke.
Ecuación fundamental de la tracción Partiendo de la ley de Hooke
E = б / ξ
Y sustituyendo:
б = F / Ao
ξ = ∆l / lo
Se obtiene la ecuación fundamental de la tracción: E = F. lo / ∆l .Ao
Problemas de ensayo de Tracción
a) En un ensayo de tracción: ¿qué son el esfuerzo y la deformación unitaria?
¿En qué unidades se miden en el sistema internacional? ¿Qué relación
matemática existe entre ambas cuando se trabaja por debajo del límite
elástico (en la zona de proporcionalidad)?
b) Calcule el módulo de elasticidad del material en GPa, teniendo en cuenta
los valores de los puntos A y B de la gráfica de tracción.
c) Calcule el diámetro en mm, que debe tener una barra de este material, de
0.5 m de longitud, para soportar una fuerza de 7350 N sin alargarse más de
35 mm.
Solución
a) Por debajo del límite elástico E, se distinguen dos zonas:
• Zona proporcional OP, en la que los esfuerzos unitarios (σ) son
proporcionales a las deformaciones unitarias (ε), verificándose la ley de
Hooke, σ= ε E . En esta ecuación E es el módulo de elasticidad o módulo
de Young, que al igual que el esfuerzo unitario se mide en pascales (Pa);
la deformación unitaria es una magnitud a dimensional.
• Zona no proporcional PE, en la que los deformaciones dejan de ser
proporcionales a los esfuerzos, esto es, σ ≠ ε E .
La Torsión.
En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se
aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o
prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una
dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en
situaciones diversas.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva
paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado
inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se
retuerce alrededor de él (ver torsión geométrica).
El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de
solicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza por
dos fenómenos:
Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal.
Si estas se representan por un campo vectorial sus líneas de flujo
"circulan" alrededor de la sección.
Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas
adecuadamente, cosa que sucede siempre a menos que la sección
tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que
las secciones transversales deformadas no sean planas.
Diagrama momentos torsores:
Al aplicar las ecuaciones de la estática, en el empotramiento se producirá
un momento torsor igual y de sentido contrario a T.
Si cortamos el eje por 1-1 y nos quedamos con la parte de abajo, para
que este trozo de eje este en equilibrio, en la sección 1-1 debe existir un
momento torsor igual y de sentido contrario. Por tanto en cualquier sección
de este eje existe un momento torsor T.
El diagrama de momentos torsores será:
Ángulo girado por un eje.
Para el estudio de la torsión de un eje cilíndrico vamos a suponer las
siguientes hipótesis:
a) Hipótesis de secciones planas.
b) Los diámetros se conservan así como la distancia entre ellos.
c) Las secciones van a girar como si se tratara de cuerpos regidos.
Planteadas estas hipótesis vamos a considerar un elemento diferencial
de eje en el que estudiaremos su deformación y después las tensiones a las
que está sometido.
Vamos a aislar el trozo dx de eje.
Ensayo de Torsión.
El ensayo de torsión consiste en aplicar un par torsor a una probeta por
medio de un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en el
extremo de la probeta. Este ensayo se realiza en el rango de
comportamiento linealmente elástico del material.Los resultados del ensayo
de torsión resultan útiles para el cálculo de elementos de máquina sometidos
a torsión tales como ejes de transmisión, tornillos, resortes de torsión y
cigüeñales.
Las probetas utilizadas en el ensayo son de sección circular. El
esfuerzo cortante producido en la sección transversal de la probeta (t ) y el
ángulo de torsión (q ) están dados por las siguientes relaciones:
Ángulo de torsión
;
Donde T: Momento torsor (N.m)
C: Distancia desde el eje de la probeta hasta el borde de la sección
transversal (m) c = D/2
: Momento polar de inercia de la sección transversal (m4)
G: Módulo de rigidez (N/m2)
L: Longitud de la probeta (m)
Máquina para el Ensayo de Torsión.
Descripción general de la máquina:
La máquina de torsión, está destinada a ser usada en los Laboratorios
de Ensayo de Materiales, en las Escuelas de Ingeniería Industrial, Civil,
Eléctrica, Mecánica, entre otro.
Especificaciones:
Nombre: máquina manual para pruebas de torsión
Capacidad: hasta 1,500 kg. - cm.
Registro de la carga: electrónico con indicación digital del valor del par
Voltaje: 115 V
Longitud Máxima de Probeta: 225 mm
Diámetro Máximo de Probeta: 9.525 mm (ACERO).
Área ocupada en Mesa
De Trabajo: 29 cm. * 85 cm.
Altura Máxima: 40 cm.
Relación del Reductor: 1:60
Capacidad del fusible: 0.75 A
Aceite para el Reductor: SAE-90
La máquina consta de una barra (1), que soporta todas las partes de
la misma. Las patas ajustables (2), permiten la nivelación de la máquina.Los
mandriles (3, 4) son para fijar las probetas. Del lado derecho de la máquina,
se tiene un reductor de velocidad, de tornillo sinfín y rueda helicoidal, en cuya
flecha de salida está montado un mandril (3). La base del reductor, está fija
en la barra (1) y fijarlo, si se desea, en cualquier punto con la palanca (6) y la
cuña (7).
El transportador (8) mide aproximadamente los ángulos totales de torsión de
la probeta.
El volante (9) montado en la flecha de entrada del reductor, permite aplicar el
par de torsión.
Del lado izquierdo de la máquina, se tiene el cabezal con el otro
mandril (4) y el sistema electrónico de registro. Este sistema de registro,
emplea como transductor una celda de carga (10) unida al mandril (4)
mediante un eje (11), montado sobre baleros (12) para reducir al mínimo la
fricción.
La cubierta (13) contiene también las partes electrónicas del sistema de
registro de la carga. En el display (14) se puede leer el valor del par aplicado
a la probeta en kg. - cm. En el lateral derecho, se tiene un interruptor para
encender/apagar la máquina (15). En la parte trasera, el fusible de protección
(16) y la clavija para conectar la máquina en 115 V. (17). Finalmente, en el
lateral derecho del cabezal, se encuentra el ajustador a cero del sistema
(18).
Instalación.
La máquina puede quedar convenientemente instalada sobre una mesa
firme. No requiere anclaje, pero si conviene tener cerca un contacto de 115
V./60 HZ. El equipo se suministra sin aceite en el reductor, por lo que es
conveniente ponerle el necesario de (SAE-90).
Accesorios.
La máquina se complementa con un "TORSIOMETRO" que permite medir
ángulos directamente sobre la probeta.
Operación de la máquina.
La probeta se coloca entre las mordazas. Se ajusta primero el mandril del
lado del cabezal de medición (4) y luego girando el volante (9) se alinean el
mandril opuesto (3) y se aprieta. Se hace girar el transportador (8) para
ponerlo en la posición de cero. Se enciende la maquina unos 15 minutos
antes de empezar a usarla, para permitir que el registrador electrónico entre
en régimen.
Al encender la máquina, se verá iluminada la pantalla (14). La
máquina está lista para aplicar carga a la probeta, lo cual se hace girando el
volante (9). Hay que tener en cuenta que una vuelta del volante, corresponde
a 6º de torsión de la probeta.Es conveniente aplicar la carga de incrementos
de torsión de la probeta de 0.2 a 1.0 grados, por cada incremento, según el
material de que se trate.
Sugerencia para incremento de deformación para distintos materiales:
El par de torsión se transmite a la probeta y de ésta al sistema electrónico de
medición que muestra en la pantalla (14) el valor del par de torsión en kg. -
cm. El ángulo de torsión aproximado para toda la longitud de la probeta, se
puede ver en el transportador (8).
El Impacto.
Las pruebas o ensayos de impacto se utilizan en ingeniería
de polímeros para estudiar la tenacidad de un material. Este material puede
ser un polímero, un copolímero o un polímero reforzado.
Las pruebas mecánicas pertenecen al grupo de pruebas mecánicas
dinámicas.
Los ensayos de impacto se llevan a cabo para determinar el
comportamiento de un material a velocidades de deformación más elevadas.
Los péndulos de impacto clásicos determinan la energía absorbida en el
impacto por una probeta estandarizada, midiendo la altura de elevación del
martillo del péndulo tras el impacto. Generalmente se aplican varios métodos
de ensayo.
Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110)
Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y 'unnotched cantilever
beam impact' (ASTM D 4812)
Ensayo tracción por impacto (ISO 8256 y ASTM D 1822)
Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN 53435)
Dentro de la norma ISO 10350-1 para valores característicos de punto
único, el método de ensayo preferido es Charpy de acuerdo con la norma
ISO 179-1. Para ello, el ensayo se realiza en probetas no entalladas con
impacto en el lado estrecho (1eU). Si la probeta no se rompe en esta
configuración, el ensayo se realizará con probetas entalladas, aunque en
este caso, los resultados no son directamente comparables. Si todavía no se
llega a la rotura de la probeta, se aplicará el método de tracción por impacto.
En el marco de las normas ASTM, el método Izod según la ASTM D
256 es el más corriente. En este caso, se emplean siempre probetas
entalladas. Un método de aplicación menos común es el "unnotched
cantilever beam impact" descrito en la norma ASTM D 4812. Este método es
parecido al procedimiento Izod, pero con probetas no entalladas. En el caso
de que sólo se puedan producir probetas pequeñas, se puede proceder por
el método "Chip-impact", de acuerdo con la ASTM D 4508.
El procedimiento Charpy tiene una amplia gama de aplicaciones y es el
más adecuado para el ensayo de materiales que presentan rotura por
cizallamiento interlaminar o efectos de superficie. Además, el método Charpy
ofrece ventajas en los ensayos a baja temperatura, ya que los apoyos de la
probeta se encuentran más alejados de la entalladura y evitan, de este
modo, una rápida transmisión de calor a las partes críticas de la probeta.
Algunos fabricantes de automóviles alemanes emplean para el ensayo
de probetas pequeñas el método flexión por impacto Dynstat. Este método
se describe solamente en la DIN.
De acuerdo con ISO, un martillo se puede emplear en un rango del 10
al 80% de su energía potencial nominal. ASTM permite hasta un 85%.
La diferencia principal entre ISO y ASTM reside en la selección del
tamaño del martillo. Según ISO, hay que emplear siempre el martillo más
grande posible, a pesar de que la cobertura de rangos es a veces mínima.
Esta exigencia se basa en el supuesto de que la pérdida de velocidad al
romper la probeta se tiene que mantener en un mínimo. El martillo estándar
descrito en ASTM tiene una energía potencial nominal de 2,7 julios, todas las
demás magnitudes se obtienen multiplicando por dos. En este caso, se ha de
seleccionar el martillo más pequeño del rango para el ensayo.