Ensayo de impacto Charpy de muestras pequeñas (ASTM E23)La normativa ASTM E23 describe las pruebas de impacto de probetas metálicas entalladas. La norma hace referencia tanto a Charpy como a Izod y describe los métodos de ensayo para medir la energía absorbida por el espécimen roto. Aquí vamos a ver ensayos Charpy en muestras de tamaño pequeño. Un ensayo Charpy requiere que la muestra de metal entallada esté soportada por ambos extremos (de manera horizontal) y se rompa por el impacto del martillo en la parte contraria a la entalla. El diagrama (abajo a la derecha) la colocación de la muestra para el ensayo Charpy.

Para este ensayo hemos elegido un péndulo de la serie SI Pendulum Tester de impacto diseñado para ensayos Charpy. Debido a las limitaciones del material, no hemos podido utilizar una muestra de tamaño estándar de Charpy, así que nos hemos referido al anexo A3 de ASTM E23 para poner a prueba una muestra de tamaño más pequeño. Para acomodar la pieza más pequeña Charpy hemos utilizado diferentes soportes. Podemos suministrar bloques de soporte para dar cabida a los siguientes tamaños de muestras: 2,5 mm x 10 mm (número W-3594), 5 mm x 10 mm (número W-3595), y 7,5 mm x 10 mm (número W-3596). Soportes para espesores especiales también pueden ser fabricados. Con la muestra apoyada en su lugar, cargamos la muestra Charpy más pequeño y liberamos el martillo para producir el impacto. Durante el ensayo, se captura la energía absorbida durante la prueba mediante la lectura del panel analógico. Como alternativa, la serie SI se puede equipar con una unidad de adquisición de datos.

Recomendamos que revise la norma ASTM E23 para entender completamente sus necesidades. Las instrucciones para probar pequeñas muestras Charpy se pueden encontrar en el anexo A3 de ASTM E23.

http://www.instron.com.es/wa/solutions/details.aspx?PageID=379

http://enterprise.astm.org.bvirtual.epn.edu.ec/SUBSCRIPTION/NewValidateSubscription.cgi?E23-HTML

Estos métodos de ensayo se describen los ensayos de impacto-barra con muescas de materiales metálicos por la prueba de Charpy (sencilla-haz) y la prueba Izod (voladizo de haz). Ellos dan los requisitos para: especímenes de prueba, procedimientos de prueba, informes de ensayo, máquinas de prueba (véase el anexo A1 ) que verifican las máquinas de impacto Charpy (véase el anexo A2 ), configuraciones de muestra de prueba opcionales (véase el anexo A3 ), la designación de orientación de la muestra de ensayo (véase TerminologíaE1823 ), y determinar el porcentaje de fractura de cizallamiento en la superficie de los especímenes de impacto rotas (véase el anexo A4 ). Además, se proporciona información sobre la importancia de las pruebas

de impacto-bar con muescas (ver Apéndice X1 ), y los métodos de medición del centro de huelga (ver Apéndice X2 ).

RESUMEN DEL MÉTODOTop          Bottom

3.1 Las características esenciales de un ensayo de impacto son: una muestra adecuada (especímenes de diferentes tipos son reconocidos), un conjunto de yunques, y muestra apoya sobre la que se coloca la muestra de prueba para recibir el golpe de la masa en movimiento, una masa en movimiento que tiene suficiente energía para romper la muestra colocados en su camino, y un dispositivo para medir la energía absorbida por la muestra rotos.

4. IMPORTANCIA Y USOTop          Bottom

4.1 Estos métodos de prueba de las pruebas de impacto relacionan específicamente con el comportamiento de los de metal cuando se somete a una sola aplicación de una fuerza que resulta en tensiones multiaxiales asociados con una muesca, junto con las altas tasas de carga y en algunos casos con temperaturas altas o bajas. Para algunos materiales y temperaturas de los resultados de las pruebas de impacto en probetas entalladas, cuando correlacionado con experiencia de servicio, se han encontrado para predecir la probabilidad de rotura frágil con precisión. Más información sobre la significación aparece en el Apéndice X1 .

5. Precauciones en el Manejo de la máquinaTop          Bottom

5.1 Las medidas de seguridad se deben tomar para proteger al personal del péndulo, volando ejemplares rotos, y los peligros asociados con el calentamiento de muestras y medios de refrigeración.

AparatoTop          Bottom

6.1  Requisitos generales:

6.1.1 La máquina de ensayo debe ser un tipo péndulo de construcción rígida.

6.1.2 La máquina de ensayo debe estar diseñado y construido para cumplir con los requisitos que figuran en el anexo A1 .

6.2  Inspección y Verificación  

6.2.1 Los procedimientos de inspección para verificar las máquinas de impacto directo se proporcionan en A2.2 y A2.3 . Los elementos enumerados en A2.2 deben ser inspeccionados anualmente.

6.2.2 Los procedimientos para verificar Charpy V-notch máquinas indirectamente, utilizando muestras de verificación, se indican en A2.4 . Máquinas de impacto Charpy deben ser verificadas directamente e indirectamente al año.

 ProcedimientoTop          Bottom

8.1  Preparación del Aparato:

8.1.1 Llevar a cabo un procedimiento de rutina para el control de máquinas de impacto en el comienzo de cada día, en cada turno, o justo antes de la prueba en una máquina que se utiliza de forma intermitente. Se recomienda que los resultados de estos controles de rutina se mantendrán en un libro de registro de la máquina. Después de la máquina de ensayo se ha comprobado que cumple con el Anexo A1 y   A2 del anexo , llevar a cabo el control de rutina de la siguiente manera:

8.1.1.1 examinar visualmente el delantero y yunques para daños evidentes y desgaste.

8.1.1.2 Compruebe la posición cero de la máquina mediante el siguiente procedimiento: elevar el péndulo a la posición de bloqueo, mueva el puntero a cerca de la capacidad máxima de la gama que se utiliza, suelte el péndulo, y leer el valor indicado. El puntero debe indicar cero en máquinas de lectura directamente en energía. En las máquinas de lectura en grados, la lectura debe corresponder a cero en la tabla de conversión proporcionada por el fabricante de la máquina.

NOTA 2 - En las máquinas que no compensan las pérdidas por ventilación y de fricción, el puntero no se indique cero. En este caso, los valores indicados, cuando se convierte en energía, se corregirán las pérdidas por fricción que se supone que es proporcional al arco de swing.

8.1.1.3 La fricción y la pérdida de compensación de viento no superarán el 0,4% del rango de la escala está probando y no deben variar más de un 10% de la fricción por ciento y las mediciones de pérdida de compensación de viento previamente registrado en la máquina. Si la

fricción por ciento y la pérdida de efecto del viento sea superior a 0,4% o es significativamente diferente de las mediciones anteriores, compruebe el dispositivo indicador, la altura de enganche, y los cojinetes de desgaste y daños. Sin embargo, si la máquina no se ha utilizado recientemente, dejar que el péndulo oscile de 50 a 100 ciclos, y repetir la fricción por ciento y la prueba de resistencia al viento antes de realizar reparaciones en el equipo. Para asegurarse de que las pérdidas por fricción y ventilación están dentro de las tolerancias permitidas, utilice uno de los siguientes procedimientos de evaluación:

(1) Para una máquina equipada con una escala analógica:

Levante el péndulo a la posición de cierre;Mueva el puntero hasta el valor máximo de la escala que se utiliza;Suelte el péndulo (sin un espécimen en la máquina);Permitir que el péndulo ciclo cinco veces (un delantero y un swing hacia atrás juntos cuentan como un ciclo);Antes de la sexta movimiento hacia adelante ajustar el puntero a entre 5 y 10% del valor máximo de la escala que se

utiliza;Después del sexto récord movimiento hacia adelante el valor indicado por el puntero (convertir a la energía en caso de

necesidad);Divida la lectura de energía en un 10;Divida por el valor máximo de la escala que se utiliza, yMultiplicar por 100 para obtener la fricción por ciento y la pérdida de resistencia al viento.

(2)  Una máquina equipada con una pantalla digital: Determinar la fricción por ciento y la pérdida de resistencia al viento por el procedimiento del fabricante.

(3)  Para la máquina equipada tanto con una escala analógica y digital: Determinar la fricción y la pérdida de compensación de viento utilizando el mismo dispositivo indicador utilizado para informar de la energía absorbida ( 10.2.4 y A2.4 ).

NOTA 3 - Antes de la versión 2012, la fricción por ciento y el efecto del viento se basó en 11 (medio) saca y el puntero no se dedicaba en el primer swing. Ahora el puntero se dedica en el primer swing. La diferencia es que las pérdidas por fricción, resistencia aerodinámica, y de puntero asociado con la primera media vuelta ya no se supone que son cero. En la primera oscilación de la aguja debería ir a 0,00, por lo que cualquier fricción que se grabará sólo se mostrará en los siguientes 10 (medio) saca.

8.2  Consideraciones sobre las pruebas de temperatura:

8.2.1 La temperatura de prueba afecta a las propiedades de impacto de la mayoría de los materiales. Para materiales con una estructura cúbica centrada en el cuerpo, una transición en el modo de fractura se produce sobre un rango de temperatura que depende de la composición química y la microestructura del material. Las temperaturas de ensayo se pueden elegir para caracterizar el comportamiento del material en valores fijos, o en un rango de temperaturas para caracterizar la región de transición, estante inferior, o comportamiento estante superior, o todos ellos. La elección de la temperatura de ensayo es la responsabilidad del usuario de este método de ensayo y dependerá de

la aplicación específica. Para las pruebas realizadas a temperatura ambiente, se recomienda una temperatura de 20 ° C ± 5 ° C.

8.2.2 La temperatura de una muestra puede cambiar significativamente durante el intervalo que se retira del entorno de acondicionamiento de la temperatura, se transfiere a la máquina de impacto, y el evento de fractura se completa (ver Nota 6 ).Cuando se utiliza un medio de calentamiento o de enfriamiento cerca de su punto de ebullición, utilizar los datos de las referencias en la nota 6 o datos de calibración con termopares para confirmar que la muestra está dentro de las tolerancias de temperatura mencionados cuando los contactos delantero de la muestra. Si se espera calentamiento adiabático excesiva, supervisar la temperatura de la muestra cerca de la muesca durante la fractura.

8.2.3 Verificación del equipo de medición de temperatura al menos cada seis meses. Si se utilizan termómetros de líquido en vidrio, una verificación inicial debe ser suficiente, sin embargo, el dispositivo deberá ser inspeccionado por los problemas, tales como la separación de líquido, por lo menos dos veces al año.

8.2.4 Mantenga la muestra a la temperatura deseada dentro de ± 1 ° C (± 2 ° F) en el entorno de acondicionamiento de la temperatura. Cualquier método de calentamiento o enfriamiento o la transferencia de la muestra a los yunques se puede utilizar siempre que la temperatura de la muestra inmediatamente antes de la fractura es esencialmente la misma que la temperatura de mantenimiento (véase Nota 6 ). El cambio máximo en la temperatura de la muestra permitidos para el intervalo entre el tratamiento de acondicionamiento de la temperatura y el impacto no se especifica aquí, ya que es dependiente de la material que está siendo probado y la aplicación. El usuario de acondicionamiento de la temperatura no tradicional o menos utilizadas y los métodos de transferencia (o espécimen tamaños) deberá demostrar que el cambio de temperatura de la muestra antes del impacto es comparable o menor que el cambio de temperatura para una muestra de tamaño estándar del mismo material que ha sido térmicamente acondicionado en un medio comúnmente utilizado (aceite, aire, nitrógeno, acetona, metanol), y transferido para el impacto dentro de 5 segundos (ver Nota 6 ). Tres métodos de acondicionamiento de la temperatura y de transferencia utilizados en el pasado son: acondicionamiento térmico baño líquido y la transferencia de la muestra apoya con pinzas de centrado; horno de acondicionamiento térmico y la transferencia robótico para la muestra apoya; colocación de la muestra sobre los soportes seguido por calentamiento en situ y enfriamiento.

8.2.4.1 Para el enfriamiento baño líquido o calentamiento utilice un recipiente adecuado, que tiene una rejilla u otro tipo de dispositivo de

posicionamiento de la muestra. Cubra las muestras, cuando se sumerge, con un mínimo de 25 mm (1 pulgada) del líquido y la posición de modo que el área de la muesca no está más cerca de 25 mm a los lados o en el fondo del recipiente, y ninguna parte de la muestra es en contacto con el recipiente. Coloque el dispositivo utilizado para medir la temperatura del baño en el centro de un grupo de los especímenes. Agite el baño y mantenga a la temperatura deseada dentro de ± 1 ° C (± 2 ° F). Térmicamente acondicionar las muestras durante al menos 5 min antes de la prueba, a menos que un tiempo de acondicionamiento térmico más corto puede ser demostrado ser válida por mediciones con termopares.Deje el dispositivo (pinzas, por ejemplo) que se utiliza para manejar los especímenes en el baño durante al menos 5 minutos antes de la prueba, y devolver el dispositivo al baño entre las pruebas.

8.2.4.2 Cuando se utiliza un medio de gas, colocar los especímenes de modo que el gas circula alrededor de ellos y mantenga pulsado el gas a la temperatura deseada dentro de ± 1 ° C (± 2 ° F) durante al menos 30 min. Deje el dispositivo que se utiliza para extraer la pieza del medio en el medio, excepto cuando el manejo de los especímenes.

NOTA 4 - Temperaturas de hasta 260 ° C se pueden obtener con ciertos aceites, pero las temperaturas de "punto de inflamación" deben ser observados cuidadosamente.

NOTA 5 - Para las pruebas a temperaturas de hasta -196 ° C (77 ° K), se han encontrado procedimientos de prueba estándar para ser adecuada para la mayoría de los metales.

NOTA 6 - Un estudio ha demostrado que una muestra calentada a 100 ° C en agua puede enfriar 10 ° C en los 5 s permitidos para la transferencia a los soportes de muestras (1 )  4 . Otros estudios, utilizando medios de enfriamiento que están por encima de sus puntos de ebullición a temperatura ambiente también han mostrado grandes cambios en la temperatura de la muestra durante la transferencia de las muestras a los yunques de la máquina. Además, algunos materiales de cambio de temperatura drásticamente durante las pruebas de impacto a temperaturas criogénicas debido a calentamiento adiabático (2 ) .

8.3  Procedimiento de prueba Charpy:

8.3.1 El procedimiento de ensayo de Charpy puede ser resumido como sigue: la muestra de ensayo se térmicamente acondicionado y se coloca sobre la muestra apoya contra los yunques; el péndulo se libera sin vibración, y la muestra se ve afectado por el percutor. La información se obtuvo a partir de la máquina y de la muestra rotos.

8.3.2 Para posicionar una muestra de ensayo en la máquina, se recomienda que las pinzas de auto-centrado similares a los mostrados en la figura.   5  emplear (véase A1.10.1 ). Las pinzas ilustran en la figura.   5  son para el centrado de especímenes V-notch. Si se utilizan las muestras de ojo de cerradura, la modificación del diseño de las pinzas puede ser necesario. Si se utiliza un dispositivo final de centrado, se debe tener cuidado para asegurarse de que los especímenes de alta

resistencia de bajo consumo no se recuperará de este dispositivo en el péndulo y causar valores erróneamente registradas alta. Muchos de tales dispositivos son accesorios permanentes de máquinas, y si el espacio libre entre el final de un espécimen en la posición de prueba y el dispositivo de centrado no es de aproximadamente 13 mm, las muestras rotas, puede recuperarse en el péndulo.

 

Identificación Designación Símbolo Dimensión, mm

Identificación Designación Símbolo Dimensión, mm

1 Soporte (lado muesca) de

longitud

  39.93 + 0 -0.051

8B 10 mm de profundidad de la

muestra 5 mm de

profundidad de la muestra 

3 mm espesor de la muestra 

  1,52 a 1,65 0,69 a 0,81 0,36-0,48

2 Soporte (lado muesca) de

altura

  7,94 ± 1 9 Ancho de la almohadilla de

soldadura

  17.46 ± 1

3 Inserte ángulo   44.5 ± 0.5 ° 10 Extensión pad de soldadura

  4,76 ± 1

4 Radio en el apoyo   9,53 ± 1 11 Altura pad de soldadura

  9,53 ± 1

5 Anchura de apoyo   19.96 ± 1 12 barra   7,94 ± 16 Centro de Notch   19.96 13     1,588 ± 17 Centro de Notch   19.96 14 Soporte (parte

trasera) de altura  9,53 ± 1

8A 10 mm de profundidad de la

muestra 5 mm de

profundidad de la muestra 

3 mm espesor de la muestra 

  1,60 a 1,70 0,74 a 0,80 0,45 a 0,51

       

La figura. 5 Centrado Tenazas para el V de Charpy, entalle especímenes

8.3.3 Para realizar la prueba, preparar la máquina elevando el péndulo a la posición de bloqueo, ajuste el indicador de energía a la lectura máxima escala, o inicializar la pantalla digital, o ambos, coloque la muestra sobre los yunques, y suelte el péndulo . Si se utiliza un medio de baño o gas líquido para el acondicionamiento térmico, realice la siguiente secuencia en menos de 5 s (para el estándar de 10 × 10 × 55 mm (0,394 × 0,394 × 2,165 pulgadas) ejemplares, ver 8.2.4 ). Retire la probeta de ensayo de su enfriamiento (o calentamiento) medio con pinzas de centrado que se han acondicionado la temperatura con la muestra de ensayo, colocar la muestra en la posición de prueba, y suelte el péndulo sin problemas. Si una muestra de ensayo se ha eliminado de la bañera acondicionamiento de la temperatura y es cuestionable que la

prueba puede llevarse a cabo dentro del marco de tiempo de 5 s, devolverá el espécimen al baño durante el tiempo necesario en 8,2 antes de la prueba.

8.3.3.1 Si un espécimen de impacto fracturados no se separa en dos partes, lo reportan como ininterrumpida (ver 9.2.2para obtener instrucciones de separación). Especímenes ininterrumpida con energías absorbidas de menos de 80% de la capacidad de la máquina pueden ser promediados con los valores de las muestras rotas. Si no se muestran los valores individuales, informar el porcentaje de especímenes intactos con la media. Si la energía absorbida excede 80% de la capacidad de la máquina y la muestra pasa completamente entre los yunques, reportar el valor como aproximadas (ver10.1 ) y no promediar con otros valores. Si un espécimen intacto no pasa entre los yunques de la máquina, (por ejemplo, que se detenga el péndulo), el resultado se considerará como superior a la capacidad de la máquina. Un espécimen nunca se golpeó más de una vez.

8.3.3.2 Si se ha atascado muestras en la máquina, hacen caso omiso de los resultados y comprobar a fondo la máquina por daños o falta de alineación, lo que afectaría a su calibración.

8.3.3.3 Para evitar la grabación de un valor erróneo, causada por sacudir el indicador cuando se bloquea el péndulo en su posición vertical (ready), leer el valor de cada prueba del indicador antes de bloquear el péndulo para la próxima prueba.

8.4  Izod Procedimiento de prueba:

8.4.1 El procedimiento de ensayo Izod puede resumirse de la siguiente manera: la muestra de ensayo se coloca en el dispositivo de retención de la muestra y el péndulo se libera sin vibración. La información se obtuvo a partir de la máquina y de la muestra rotos. Los detalles se describen como sigue:

8.4.2 Pruebas a temperaturas distintas de la temperatura ambiente es difícil porque el dispositivo de retención de la muestra para los especímenes Izod es a menudo parte de la base de la máquina y no puede ser enfriado rápidamente (o se calienta). En consecuencia, la prueba Izod no se recomienda en otra que la temperatura ambiente.

8.4.3 sujetar la muestra firmemente en el tornillo de banco de soporte de manera que la línea central de la muesca es en el plano de la parte superior del tornillo de banco dentro de 0,125 mm. Coloque el indicador de energía a la lectura máxima escala, y suelte el péndulo sin

problemas. Secciones 8.3.3.1- 8.3.3.3  , también se aplican al probar muestras Izod.