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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA
DEPARTAMENTO DE METAL MECANICA
LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA
MATERIA: MECANICA DE MATERIALES
SECCION: ENSAYOS DESTRUCTIVOS
PRACTICA: NUMERO 6
TITULO: IMPACTO
PROFESOR: ING. IGNACIO CEDILLO VILLAGRAN
ALUMNO: MARTINEZ LOPEZ ANGEL DE JESUS
MAYORGA TELLEZ FERNANDO DAVID
SALINAS ALVARADO DIEGO
GRUPO: LR
FECHA DE REALIZACION: 24 / 04 /
FECHA DE ENTREGA: 08 / 05 /
CONTENIDO
- Numero de la práctica. TEMA Pág.
- Competencias Para Desarrollar
- Introducción
- Correlación con el o los temas y subtemas del programa de estudios
- Medidas de Seguridad e Higiene
- Dibujo antes y después del ensayo
- Norma
- Material y equipo necesario.
- Máquina para ensayo de Impacto,
- Descripción del equipo.
- Metodología.
- Tablas de datos.
- Ecuaciones utilizadas y cálculos
- Tablas de resultados o gráficas.
- Sugerencias didácticas.
- Cuestionario
- Conclusiones
- Fuentes de Información
Introducción
El ensayo de Impacto es otra de las pruebas mecánicas que nos sirven para evaluar las propiedades de los materiales, en donde su objetivo es determinar la Tenacidad de los mismos. La tenacidad se define como la propiedad que tiene un material de absorber energía hasta el punto de ruptura, cuando es sometido a esfuerzos de choque o golpes.
- Método Charpy En este método el espécimen a probar es colocado en sentido horizontal sobre la sección de prueba y el impacto se aplica por la parte posterior a la ranura, este método es el más comúnmente utilizado. En el ensayo de flexión por impacto según Charpy, se golpea una probeta con la ayuda de un péndulo de impacto Charpy. Para el ensayo, la probeta se coloca horizontalmente en el péndulo de impacto y es golpeada en el centro por el martillo del péndulo y destruida. El ensayo de flexión por impacto según Charpy es uno de los métodos de ensayo destructivos y se utiliza para la caracterización de un material a altas tasas de deformación. Se realiza tanto en metales como en plásticos. Los ensayos de flexión por impacto según Charpy proporcionan valores característicos de la resistencia al impacto a altas tasas de deformación en forma de valor de energía referido a la superficie de la probeta. Los ensayos se suelen realizar a temperatura ambiente o a bajas temperaturas. El ensayo de flexión por impacto según Charpy se realiza con una configuración de flexión en tres puntos. La probeta Charpy se coloca en el péndulo de impacto centrada respecto a los soportes y contra dos yunques. En el caso de las probetas con entalla, esta está ubicada justo frente al punto donde el martillo golpea la probeta. Imagen 1. Ensayo de Impacto
El martillo del péndulo golpea la probeta con una energía definida y la dobla o destruye de un solo golpe. Al golpear la probeta, el martillo del péndulo libera parte de su energía cinética y, por tanto, ya no se eleva hasta la altura de caída original. La diferencia de altura medida es la medida que indica la energía absorbida, el trabajo de impacto W en julios. En los ensayos Charpy instrumentados, la energía de impacto aplicada se determina registrando una curva fuerza-tiempo o una curva fuerza-recorrido. Apoyos: Los soportes son un plano horizontal en el péndulo de impacto sobre el que descansa la probeta Charpy. Yunques: Los yunques son un plano vertical en el péndulo de impacto contra el que se apoya la probeta Charpy durante el ensayo. Martillo de impacto: La zona de impacto del martillo del péndulo es la parte que golpea la probeta Charpy. Punto de impacto: El punto de impacto se sitúa en el borde del martillo del péndulo y golpea la probeta Charpy exactamente en el lado opuesto de la indentación o en el centro de la probeta (sin entalla). Trabajo de impacto / Energía de impacto: La energía de impacto es la energía necesaria para romper la probeta Charpy. La energía de impacto se determina a partir de la diferencia entre la energía potencial del martillo del péndulo y su altura tras romper la probeta. Resistencia al impacto: La resistencia al impacto se determina en el ensayo de flexión por impacto y proporciona información sobre la resistencia de un material a una carga de impacto. Indica hasta qué punto un material puede resistir un golpe o impacto sin romperse. La resistencia al impacto se indica en J/cm². Imagen 2. Ensayo de Impacto Charpy
ensayos se realizan generalmente después del acondicionamiento en un clima normalizado de 23° / 50% de humedad relativa, de acuerdo con la norma ISO 291. El método para medir la resistencia al impacto Izod según la norma ISO 180 se basa fundamentalmente en la norma ASTM D 256, aunque utiliza diferentes dimensiones para las probetas y ofrece un marco normativo para la medición de la resistencia al impacto en probetas sin entalla, así como la resistencia al impacto y sensibilidad de la entalla. La ISO 180 permite tanto el habitual impacto en el lado estrecho, como el impacto en el lado plano, menos frecuente. Cuando se ensayan materiales compuestos reforzados de fibra larga, además, se distingue entre un impacto perpendicular al sentido de las fibras y un impacto paralelo al sentido de las fibras, según la orientación de las mismas. Para los ensayos de impacto Izod convencionales, se utilizan péndulos de impacto, que se definen con gran detalle en la norma ISO 13802.Esto permite una buena comparabilidad de los ensayos en diferentes equipos de ensayos, laboratorios, usuarios y ubicaciones. Al igual que el método Charpy, el principio de medición se basa en un martillo del péndulo con energía potencial y altura de caída definidas, que emite parte de su energía cinética al impactar con la probeta. Como resultado, el martillo del péndulo ya no vuelve a la altura original de caída después del impacto. La diferencia de altura medida entre la altura de caída y la altura de subida se convierte en una medida de la energía absorbida. Al definir la altura de caída, también se determina la velocidad de impacto, de modo que los ensayos se llevan a cabo a tasas de deformación comparables. Cada martillo del péndulo puede usarse en un rango del 10% al 80% de su energía potencial. Si varios martillos del péndulo cumplen esta condición para ensayar un material, hecho que suele suceder debido a la superposición de los rangos de trabajo de los diferentes martillos, se utiliza el martillo del péndulo con la mayor Imagen 5. Probeta e impacto
energía potencial. De esta forma se garantiza que la caída de velocidad en el proceso de impacto se reduzca al mínimo. El tipo de medición implica que se atribuyan todas las pérdidas de energía a la probeta. Por esta razón, es importante minimizar, corregir o excluir completamente cualquier fuente externa de error. La norma ISO 13802 define especificaciones estrictas para las pérdidas por fricción que surgen inevitablemente por la fricción del aire y la fricción en los puntos de apoyo del martillo del péndulo, así como los controles en el marco de la calibración. Los valores de corrección se miden y se asignan a cada martillo del péndulo. Para la calidad de la medición, una masa suficiente y una instalación sin vibraciones del péndulo de impacto, en una mesa de laboratorio muy estable, en una superficie atornillada a una pared robusta o en una tarima de obra, son fundamentales. Las vibraciones internas del dispositivo se minimizan a través del diseño. ¿Qué es la tenacidad? La tenacidad es una propiedad de los materiales que consiste en la capacidad de absorber energía de deformación en grandes cantidades, antes de sufrir roturas. Por ejemplo, se habla de minerales tenaces como aquellos que más se resisten a ser rotos, molidos, desgarrados o suprimidos. La tenacidad de un material depende del grado de cohesión que existe entre sus moléculas, pero no debe confundirse con su resistencia mecánica, ni con su elasticidad o su fragilidad. Los materiales tenaces se deforman antes de romperse, especialmente al ser sometidos a fuerzas de tracción, por ejemplo, al estirarlos desde dos extremos opuestos. Esta propiedad de la materia también inspira un uso metafórico del término, y que tiene que ver con la capacidad de perseverancia, de obstinación y de persistencia en los objetivos propuestos. Una persona tenaz es generalmente apreciada por su compromiso con la consecución de sus metas, así como el metal tenaz se mantiene unido ante una fuerza que ordinariamente habría ocasionado su rotura. ¿Qué es la fragilidad de un metal? Imagen 6. Muestra de Impacto
Correlación con los temas y subtemas del programa de estudios
NO. TEMA. SUBTEMA.
1 Esfuerzos y deformaciones 1.1. Esfuerzos por carga axial y cortante. 1.2. Tipos de deformaciones por carga axial y cortante 1.3. Diagramas Esfuerzo-deformación
Medidas de seguridad e higiene.
Las medidas de seguridad son consecuencia del estudio de riesgo correspondiente. Por otro lado, hacemos énfasis en la necesidad del cumplimiento de estas medidas de seguridad e higiene para reducir o eliminar la posibilidad de que se presente un evento indeseable en el desarrollo de la práctica. Debido a la amplitud en ocasiones de alguna práctica, es imposible prevenir al operador contra todas las contingencias, por lo tanto, se debe usar el sentido común cuando se esté operando un equipo de laboratorio. a) Por seguridad, está prohibido jugar, hacer bromas o usar el celular en el laboratorio. b) Queda prohibido fumar y consumir alimentos o bebidas en el laboratorio. Asimismo, por su seguridad queda prohibido el ingreso al laboratorio si se presenta algún grado de intoxicación por alcohol o algún tipo de droga. c) El personal (académicos, administrativos o estudiantes) que labora, o realiza sus actividades en los laboratorios, debe informar al responsable del área o a su jefe inmediato si padece alguna enfermedad que requiera atención especial y pueda generar incidentes dentro del área. d) Se debe vestir ropa adecuada en el laboratorio, cabello largo sujetado, anillos en dedos, corbatas, etc. deben ser guardados ya que si son atrapados por maquinaria en movimiento pueden causar graves daños. e) Se deben respetar las señales de advertencia y las protecciones. f) Si se va a desechar algo, debe colocar cada tipo de desecho en su respectivo contenedor. g) Antes de operar un equipo, estar seguro de que se conoce como operar el paro de emergencia por si se requiere. h) Identificar la ubicación del botiquín de primeros auxilios por si ocurre un accidente en el laboratorio. Es esencial que el equipo de primeros auxilios esté disponible y de que el profesor o encargado sepa cómo usarlo.
i) En el suministro de energía eléctrica para el equipo, no se deben usar cables dañados, clavijas de enchufe resquebrajadas, ni aparatos cuya carcasa presente desperfectos. j) Revisar que no exista interferencia con el corte de energía ya que si se interfiere se crearía un riesgo potencial. k) No se deben alterar ni modificar los dispositivos de seguridad. l) No modificar la regulación de los órganos de mando, ni se deben de bloquear. m) Se debe evitar la utilización de aparatos o equipos eléctricos cuando los cables o extensiones atraviesen charcos o estén en contacto los cables con agua. n) Se debe evitar la utilización de aparatos o equipos eléctricos cuando sus pies pisen agua o cuando alguna parte de su cuerpo esta mojada. o) Revisar los aparatos y motores eléctricos, en caso de que esté presente humedad, reportarlo al profesor o encargado del laboratorio y no operar el equipo hasta que se elimine la humedad. p) Cuando se use una extensión, verificar que la zona en donde se usara está libre de humedad o de filtración de agua. q) Si al tocar un aparato tiene una sensación típica de hormigueo como resultado de una electrización, no usar el aparato o maquina hasta que este sea reparado. r) En caso de que se requiera sustituir un fusible, se debe cortar la corriente mediante el interruptor o mediante la desconexión de la corriente de la caja de fusibles. s) Si el fusible reemplazado se funde de nuevo no cambie otra vez los fusibles, ni ponga otros de más amperaje. El equipo debe ser revisado por personal especializado. t) Si aparecen chispas o humos procedentes de los cables de conexión o del aparato, no usar este hasta que sea reparado. u) Si se tiene un calentamiento anormal de un motor o de un cable o de una cubierta no usar el aparato averiado hasta que este sea reparado. v) Para socorrer (desenganchar) a una persona electrizada por una corriente, no se debe tocar sino cortar inmediatamente la corriente finalizar la práctica, el responsable o el profesor correspondiente en el laboratorio deberán verificar que quede des energizado el equipo que se haya utiliza w) Cabello bien sujeto
Madera
Después del ensayo
Fecha 17 /03/2024 Dibujo elaborado por: Diego Salinas Alvarado Revisión: Ing. Ignacio Cedillo Villagrán Calificación Instituto Tecnológico de Tlalnepantla Acotaciones en mm Escalas: 1: 8 ITTLA Mecánica de Materiales Practica Numero: 6 Practica ensayo de impacto 50 5 10
Norma
ASTM E- 23
Estos métodos de prueba de impacto se relacionan específicamente con el comportamiento del metal cuando se lo somete a una sola aplicación de una fuerza que genera tensiones multiaxiales asociadas con una muesca, junto con altas tasas de carga y, en algunos casos, con temperaturas altas o bajas. Para algunos materiales y temperaturas, se ha descubierto que los resultados de las pruebas de impacto en muestras con muescas, cuando se correlacionan con la experiencia de servicio, predicen con precisión la probabilidad de fractura frágil. Estos métodos de prueba describen la prueba de impacto con barra entallada de materiales metálicos mediante la prueba Charpy (viga simple) y la prueba Izod (viga voladiza).
Material y equipo necesario.
- Maquina (péndulo oscilante)
- Bloques de Soporte
- Soporte para probetas tipo Charpy
- Mordazas para probetas tipo Charpy
- Martillo para Pruebas tipo Charpy
- Soporte para pruebas de impacto Izod
- Mordaza para Probetas tipo Izod
- Martillo para pruebas tipo Izod
Martillo para pruebas tipo Charpy Martillo para pruebas tipo Izod El martillo de golpeo para pruebas de impacto tipo Charpy requiere que se cumpla con una disposición específica de los ángulos y dimensiones que entran en contacto con la probeta. Es importante tener en cuenta que el péndulo posee un orificio diseñado de forma tal que el martillo se introduzca sin ninguna complicación de forma correcta. Aquí se presentan los detalles más relevantes, sin embargo, para más información se debe consultar la norma técnica ASTM E-23. El martillo de golpeo para pruebas de impacto tipo Izod también requiere que se cumpla con una disposición específica de los ángulos y dimensiones que entran en contacto con la probeta. Es necesario tener en cuenta que como la probeta está en posición horizontal, el matillo de golpeo debe ser colocado un giro de 90º respecto al eje del péndulo. Es por esto que el péndulo posee un orificio diseñado de forma tal que el martillo se introduzca sin ninguna complicación de forma correcta. Consultar la norma técnica ASTM E-23.
Metodología.
- Realizar los dibujos de sus probetas antes del ensayo Familiarizarse con la máquina para ensayos de impacto
- Colocar y centrar la probeta en los apoyos en los yunques
- Colocar el péndulo hasta los topes del apoyo
- Ajustar las agujas del indicador
- Quitar el seguro
- Accionar la palanca para elevar el péndulo
- Detener el movimiento del péndulo
- Tomar lectura de la energía absorbida y el ángulo de elevación Retirar la probeta y realizar el dibujo
- Realizar los pasos y lecturas para obtener los ángulos
Tablas de datos.
Tabla de datos Tipo de ensayo: Prueba de impacto Material de la probeta: Acero Dimensiones de la probeta: largo 5 cm x ancho 1 cm Tipo de lubricante: No se requirió Diámetro del penetrador: N/P Calibre/Espesor: 05 mm Numero de ensayos: 2 Ensayos Temperatura ambiente: 23°
Tablas de resultados o gráficas
Ensayo Charpy 𝜃 1 = 15 ° 𝜃 2 = 5° 𝜃 3 = 13 ° 𝜃 = 47° E absorbida 1.7 kg/m W 6. R 410 mm ∝ 148.615° 𝐴 0 2. 4 cm 𝜷𝟏 =∝ −𝜽𝟏 = 133.615° 𝜷𝟐 =∝ −𝜽𝟐 = 143.615° 𝜷𝟑 =∝ −𝜽𝟑 = 135.615° 𝜷 =∝ −𝜽 = 101.615° 𝜷𝒄𝒐𝒓 = 108.98169° 𝑬𝒔𝒑 = 4. 𝑬𝒄𝒑 = 1. 𝑹𝒆 = 172. 59 𝑹𝒆 = 59391 Ensayo Izod 𝜃 1 = 16 ° 𝜃 2 = 5.5° 𝜃 3 = 55 ° 𝜃 = 45 ° E absorbida 1.7 kg/m W 6. 579 R 410 mm ∝ 148.615° 𝐴 0 2.4 cm 𝜷𝟐 =∝ −𝜽𝟐 = 143.115° 𝜷𝟑 =∝ −𝜽𝟑 = 93.615° 𝜷 =∝ −𝜽 = 103.516° 𝜷𝒄𝒐𝒓 = 84.
Re=107.
Sugerencias didácticas.
- Explicación inicial de la práctica.
- Aclaración de dudas.
- Acompañamiento del docente durante el desarrollo de la práctica.
- Asesoría para la elaboración del reporte
- Análisis grupal de los resultados de la práctica.
- Uso de un procesador de textos para la elaboración del reporte final de la práctica.
- Uso de una hoja electrónica para efectuar los cálculos.
- Fomentar la participación de los alumnos en el desarrollo de la práctica.
- Utilizar para la explicación de la práctica auxiliares didácticos tales como cañón, PC, etc.
- El profesor deberá hacer la primera toma de lecturas y las siguientes los alumnos, incluyendo la configuración del equipo.
- El profesor deberá estar atento para corregir cualquier desviación en la toma de lecturas o en la operación del equipo que genere la obtención de datos erróneos.
- Hacer énfasis en el objetivo de la práctica y en los resultados esperados al concluir la misma.
Cuestionario
Investigar 5 aplicaciones industriales donde se apliquen los ensayos de impactó: Aplicaciones Industriales de Ensayos de Impacto
- Industria Automotriz Aplicación: Evaluación de componentes de seguridad como parachoques, airbags, y carrocerías. Propósito: Garantizar la seguridad de los pasajeros en caso de colisiones. Los ensayos de impacto permiten diseñar estructuras que absorban energía y minimicen lesiones.
- Industria Aeroespacial, Aplicación: Evaluación de materiales y componentes estructurales, como alas, fuselajes y trenes de aterrizaje. Propósito: Asegurar que los materiales puedan soportar impactos de aves, escombros y otros objetos a altas velocidades sin comprometer la seguridad del avión.
