2.5 ENSAYO DE RESILIENCIA

La condición fundamental que determina el ensayo de resiliencia es la velocidad de aplicación de cargas, la que corresponde a la caída libre de una carga ligada a un péndulo. Una máquina universalmente aplicada es el péndulo de Charpy que se observa en la figura 2.11.

Péndulo de 25 julios.	Péndulo de 300 julios.

Figura 2.11. Péndulos Charpy.

El péndulo Charpy dispone de una masa M montada en el extremo del brazo, de longitud l, que pivota en el centro A. El ensayo de resiliencia consiste en golpear una probeta apoyada en s con la masa del péndulo que ha sido abandonada en caída libre desde una altura prefijada H. La energía absorbida, Ea, por la probeta para producir su fractura es la medida de la tenacidad del material en las condiciones del ensayo.

Los parámetros primarios que definen el campo de resiliencia son:

a)	Velocidad de impacto en la probeta, v.
b)	Energía cinética en el punto de alcanzar la probeta, Ec.

Estos parámetros son función de las variables de ensayo del péndulo (M, H o a) a través de las expresiones conocidas:

 

v = (2 g H)½ = [2 g l (1 - cos a)]½ (2.2)

Ec = g M H = g M l (1 - cos a) (2.3)

La energía absorbida por la probeta en su fractura Ea se cuantifica por la diferencia de alturas de la masa del péndulo desde su posición inicial H y su posición final h, que forma un ángulo a', después de efectuar la fractura. Si se desprecian resistencias pasivas, la energía absorbida viene definida por:

Ea = g M l (cos a' - cos a) (2.4)

Las probetas pueden ser de formas variables. Su variabilidad es determinada por los dos parámetros siguientes:

a)	Forma de la entalla que se le practica en el centro de la barreta prismática, que definen por si mismo tipos de ensayo, como el Charpy en U o en V, Izod, DVM, etc.
b)	Tipo de apoyo de la probeta en el péndulo, utilizándose:  1. Dos apoyos en los extremos, probeta biarticulada; por ejemplo el ensayo Charpy.  2. Empotramiento en un extremo; por ejemplo el ensayo Izod.

 

Figura 2.8. Montaje de la probeta en el Péndulo Charpy.

2.5.1 Objetivo de la experiencia
Conocer los fundamentos y análisis de resultados del ensayo de resiliencia para la determinación de la tenacidad de los materiales.

2.5.2 Procedimiento de ensayo.

a)	Elaborar probetas de acero dulce AE 235 con dimensiones normalizadas EN 10045-1, y entallas siguientes:  P1 - Entalla en V, radio de fondo 0.25 mm, 15 unidades.  P2 - Entalla en V, radio de fondo 0.50 mm, 3 unidades.  P3 - Entalla en V, radio de fondo 0.75 mm, 3 unidades.
b)	Elevar la masa M del péndulo Charpy hasta una altura que forme un ángulo a, variable, con la vertical.
c)	Mantener las probetas en congelador hasta alcanzar las temperaturas seleccionadas, Ti.
d)	Situar las probetas seleccionadas, P1, P2 o P3, en el portaprobetas coincidiendo la entalla con el recorrido del centro de la masa.
e)	Soltar la masa del péndulo que producirá la fractura de la probeta.
f)	Tomar mediciones de: La sección neta de la probeta a x b. El ángulo a' después de la fractura. El ángulo ß formado por las dos medias probetas fracturadas, al juntar sus secciones complementarias. La sección media de fractura a' x b'. La morfología de las secciones fracturadas, diferenciando:   Zona brillante cristalina.   Zona gris.

Péndulo Charpy de 25 J para polímeros y cermicas.	Colocación de la probeta en los apoyos.	Situación de impacto del martillo en la probeta.

Figura 2.12. Ensayo de resiliencia en materiales poliméricos.

 

Probetas de acero en V.	Colocación de la probeta en los apoyos.

Figura 2.13. Probetas normalizadas de 10x10 mm para ensayo en péndulo de 300 J.

2.5.3 Resultados obtenidos del ensayo de resiliencia.

ENSAYO Nº		1	2	3	4	5	6	7
ANGULO ai		60	90	120	120	120	120	120
PROBETA Pi		P1	P1	P1	P2	P3	P1	P1
TEMPERATURA Ti	°C	20	20	20	20	20	0	-20
SECCION axb, S	mm2	80	80	80	80	80	80	80
ANGULO ß
SECCION a'xb', Su	mm2
SUPERFICIE GRIS, Sg	mm2
SUP. BRILLANTE, Sb	mm2
RESILIENCIA	kgm/cm2
VELOCIDAD CARGA,vc	m/s	3.13	4.43	5.42	5.42	5.42	5.42	5.42
RELACION Su/S %

 

Ensayo de resiliencia en péndulo Charpy