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3.4.- Ensayos de resiliencia.

El ensayo de resiliencia consiste en golpear y romper, de un solo golpe, una probeta entallada con un péndulo en caída libre; el resultado que se obtiene es la resiliencia o resistencia del material al impacto, y se define como la energía empleada o absorbida por unidad de superficie de la probeta para lograr la rotura.

Péndulo de Charpy
Imagen de un péndulo de Charpy.

Para generar la fuerza se utiliza el péndulo Charpy, que consta de un brazo giratorio con una maza o martillo en su extremo, el cual incide sobre la probeta entallada provocando su rotura. Se pueden diferenciar tres fases en la realización del ensayo :

  1. En una fase inicial, el martillo, de masa m, posicionado a una altura H y un ángulo conocido, posee una energía potencial o de altura Ep1.
  2. Al liberarlo, el péndulo cae, y en su posición más baja, a velocidad máxima y donde toda la energía potencial se ha transformado en energía cinética, golpea a la probeta. En el impacto se produce la transferencia de energía necesaria para provocar la rotura, y con la cantidad restante, el péndulo sigue su marcha.
  3. El péndulo continua su marcha y asciende hasta una nueva posición, de altura h y ángulo determinado, que puede leerse a través de una aguja que gira solidaria al péndulo, o directamente con un sistema digital. En este punto el péndulo vuelve a poseer una energía potencial Ep2.

Dependiendo de cómo se dispone la probeta, se diferencian dos tipos de ensayos de resiliencia :

Probetas en "V".
  • Método Charpy : la probeta se dispone horizontalmente entre dos apoyos, con la entalla completamente centrada, y en el lado contrario al de aplicación de la carga. El ensayo se considera válido sólo si la probeta se rompe en dos mitades, o queda totalmente doblada. Si la probeta no se rompe, no es posible determinar la resiliencia, y hay que emplear otra máquina de mayores dimensiones, que permita trabajar con una energía potencial mayor, o bien con un péndulo de más masa, o bien con más altura.
  • Método Izod : la probeta se dispone verticalmente, empotrada por uno de sus extremos, con la entalla al mismo nivel que el plano de sujeción. El péndulo debe golpear la probeta por el mismo lado de la entalla y a una distancia de 22 mm de ésta.

Las entallas pueden ser en forma de "V", como las de la fotografía, en "U" o en "Ojo de cerradura".

Autoevaluación

Pregunta

Has visto cómo se lleva a cabo el ensayo. ¿Eres capaz de deducir cómo o en base a qué puede calcularse la resiliencia?

Sugerencia

Se define la resiliencia como la cantidad de energía absorbida por unidad de superficie de la probeta para generar la rotura.

Respuestas

La resiliencia es igual a la diferencia entre la energía potencial inicial E p1 , y la energía potencial final E p2 , dividida entre la sección S de la probeta.

La resiliencia se corresponde con la energía potencial del péndulo en su punto final, E p2 .

La resiliencia se calcula a partir del producto entre la energía cinética del péndulo en el momento del impacto, y su masa, m.

Ninguna respuesta correcta.

Retroalimentación

Reflexiona

El ensayo de resiliencia es un ensayo dinámico en el que la carga se ejerce de forma instantánea, y no lentamente o de manera progresiva; puede ocurrir que materiales que presentan un comportamiento dúctil bajo cargas progresivas, se comporten como frágiles frente al impacto.

Autoevaluación

Completa la siguiente afirmación, escribiendo MAYOR y MENOR en el hueco que corresponda.
Normalmente, a mayor resiliencia, tenacidad y fragilidad.

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Debes conocer

Es recomendable que te leas este documento en el que se recogen los factores que influyen en la determinación de la resiliencia.


Y para finalizar, una animación cortita que ilustra un ensayo de resiliencia por el método Charpy.