En ciencia de materiales, la prueba de impacto Charpy (también conocida como prueba de entalla Charpy en V) es una prueba estandarizada de alta velocidad de deformación que se utiliza para determinar la energía absorbida por un material durante la fractura. Esta energía absorbida mide la tenacidad de entalla del material.
La prueba determina la tenacidad de un material midiendo la energía absorbida cuando el material se somete a un impacto repentino, particularmente para evaluar el comportamiento frágil de los materiales a bajas temperaturas.
La prueba de impacto Charpy fue inventada por Georges Augustin Albert Charpy (1865-1945) en 1900 y se considera una de las pruebas comunes para evaluar de forma rápida y económica la tenacidad relativa de los materiales.
Principio de prueba
La prueba consiste en sujetar una muestra mecanizada (de dimensiones específicas, típicamente 55 mm × 10 mm × 10 mm) por ambos extremos, con una muesca mecanizada con precisión, también de dimensiones específicas, como si fuera una viga simple. Un péndulo golpea la muestra y se miden sus alturas inicial y final. La diferencia de altura equivale a la energía absorbida por la muestra antes de la fractura. Esta energía absorbida se mide generalmente en julios mediante una báscula acoplada a la máquina.
Muestra
Se utilizan probetas estándar con una muesca (normalmente en forma de V o de U).
La muesca simula la concentración de tensión en el material, proporcionando un reflejo más realista de la resistencia al impacto del material.
| Estándar | Dimensiones de la muestra estándar (mm) | Dimensiones de la muestra de tamaño reducido (mm) |
| ASTM A370 | 10 × 10 × 55 | 10 × 7,5 × 55, 10 × 6,7 × 55, 10 × 5 × 55, 10 × 3,3 × 55, 10 × 2,5 × 55 |
| EN 10045-1 | 10 × 10 × 55 | 10 × 7,5 × 55, 10 × 5 × 55 |
| ISO 148 | 10 × 10 × 55 | 10 × 7,5 × 55, 10 × 5 × 55, 10 × 2,5 × 55 |
| Estándar MPIF 40 | 10 (±0,125) × 10 (±0,125) × 55 (±2,5) | Ejemplares sin entallar |
Equipo de prueba
Se utiliza una máquina de prueba de impacto de tipo péndulo.
El péndulo se suelta desde una cierta altura para golpear y fracturar la muestra.
Parámetros de medición
La diferencia de energía antes y después de que el péndulo fracture la muestra se registra como energía absorbida (energía de impacto).
Una mayor energía de impacto indica una mejor tenacidad del material.
Con los avances tecnológicos, ahora se pueden obtener mediciones con ayuda de una computadora.
Procedimiento de prueba
- Prepare una muestra estándar y mecanice una muesca en ella.
- Fije la muestra en la base de soporte de la máquina de pruebas.
- Suelte el péndulo para golpear la muestra.
- Registre la energía absorbida durante la fractura de la muestra.
Representación de resultados
Los resultados normalmente se expresan en energía de impacto (julios o ft-lbs).
También se puede analizar la morfología de la superficie de fractura para determinar el modo de fractura (fractura dúctil o frágil).
Aplicaciones
Selección de materiales:
Se utiliza para evaluar la tenacidad de metales, plásticos, compuestos, etc.
Control de calidad:
Detecta si el rendimiento de impacto del material cumple con los estándares durante la fabricación.
Evaluación del rendimiento a baja temperatura:
Especialmente adecuado para evaluar el comportamiento frágil de materiales en entornos de baja temperatura (por ejemplo, equipos de gas natural licuado, instalaciones polares).
Ventajas de la prueba de impacto Charpy
Sencillo, rápido y rentable.
Evalúa eficazmente la tenacidad del material y la resistencia al impacto.
Normas pertinentes
ASTM E23: Métodos de prueba estándar para pruebas de impacto de barras con entalla de materiales metálicos.
ISO 148: Materiales metálicos: ensayo de impacto de péndulo Charpy.
Resumen
La prueba de impacto Charpy es un método importante para evaluar la tenacidad de los materiales bajo cargas de impacto, especialmente para evaluar su rendimiento en entornos de baja temperatura. Mediante esta prueba, es posible determinar si un material es apto para su uso en condiciones específicas.
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