UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA UNIDAD AZCAPOTZALCO

DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

Profesora

LABORATORIO DE INGENIERIA DE LOS MATERIALES

Practica No. 6

ENSAYO DE IMPACTO

POR:

12/03/15

Objetivo:

Conocer y realizar el ensayo de impacto en materiales compuestos Identificar la máquina para ensayos de impacto en polímeros Conocer la utilidad de un ensayo de impacto Identificar la resina epóxica y utilizarla para crear materiales compuestos Familiarizarse con los criterios de valoración de la resistencia de los

materiales a las cargas de impacto; comparación de la conducta de distintos materiales compuestos frente al ensayo de impacto

Introducción

El ensayo de impacto es un método para determinar el comportamiento del material sometido a una carga de choque, para valorar la capacidad de resistencia de los materiales a las cargas de impacto y determinar su tendencia a la destrucción frágil. La cantidad que suele medirse es la energía absorbida al romperse la probeta en un solo golpe, como en el ensayo de impacto Charpy, el ensayo de impacto Izod y el ensayo de tensión por impacto. Los ensayos de impacto también se realizan sometiendo las probetas a varios golpes de intensidad creciente, como en el ensayo de impacto con caída de bola y el ensayo de impacto con golpe repetido. La resilencia al impacto y la dureza con rebote de proyectil se determinan en ensayos de impacto no destructivos.

Los modos de fractura que pueden experimentar los materiales se clasifican en dúctil o frágil, dependiendo de la capacidad que tienen los mismos de absorber energía durante este proceso. Actualmente no existe un criterio único para determinar cuantitativamente cuando una fractura es dúctil o frágil, pero todos coinciden en que el comportamiento dúctil está caracterizado por una absorción de energía mayor que la requerida para que un material fracture frágilmente. Por otra parte el comportamiento dúctil tiene asociado altos niveles de deformación plástica en los materiales.

Los factores que promueven una fractura frágil de polímero incluyen:

Bajas temperaturas Estados de concentración de estrés multiaxiales Tensiones residuales Agujeros y muescas Esquinas y rajaduras Altas tasas de estiramiento o deformación

Algunos de estos factores que propician la ruptura frágil pueden ser simulados al fabricar una probeta con muescas o aplicando la prueba a bajas temperaturas.

Algunos factores del material afectan el comportamiento de fractura al impacto como son:

Morfología del material Orientación de las cadenas poliméricas en la muestra Grado de cristalinidad Tamaño de las esferulitas

La orientación de las cadenas puede influenciar un mejor desempeño en pruebas de impacto en polímeros amorfos, sin embargo, en polímeros semicristalinos, una alta orientación puede resultar en una fractura más frágil.

Ensayo de impacto: Prueba Charpy

El nombre de este ensayo se debe a su creador, el francés Augustin Georges Albert Charpy (1865-1945). A través del mismo se puede conocer el comportamiento que tienen los materiales al impacto, y consiste en golpear mediante una masa una probeta que se sitúa en el soporte. La masa, la cual se encuentra acoplada al extremo del péndulo, se deja caer desde una altura, mediante la cual se controla la velocidad de aplicación de la carga en el momento del impacto.

La energía absorbida por la probeta, para producir su fractura, se determina a través de la diferencia de energía potencial del péndulo antes y después del impacto.

Ensayo de impacto: Prueba Izod

Se utiliza para materiales no metálicos, la probeta puede o no tener muesca en “V”, siendo que la que tiene la muesca mide mejor la resistencia del material.

Materiales:

• Máquina de ensayos de impacto en polímeros

• Resina epóxica y catalizador

• Moldes

• Probeta 1: resina epóxica

• Probeta 2: resina epóxica + fibra de vidrio

• Probeta 3: resina epóxica + fibras de nylon en hilos

• Probeta 3: resina epóxica + fibras de nylon en pequeños pedazos

Procedimiento experimental:

1. Preparamos la resina agregando gotas de catalizador. 2. Vertimos la resina preparada en los moldes. 3. Colocamos los materiales con los que se reforzará la resina. 4. Esperamos a que el material se endureciera totalmente. 5. Realizamos a cada probeta el ensayo de impacto. 6. Concluimos que material es más tenaz.

Resultados:

En esta foto se puede ver las probetas 1 y 2 de resina epóxica sola antes del ensayo de impacto

En esta foto se puede ver las probetas de resina epóxica sola después del ensayo de impacto

En esta foto se puede observar la maquina que se utilizo para realizar el ensayo de impacto

Probeta Muestra Carga aplicada Carga absorbidaResina 1 2.7699 Joules 0.7339J

2 0.4777JResina + hilo de

nylon corto1 0.3159 J2 0.2395 J

Resina +hilo de nylon largo

1 0.3465 J2 -

Resina +fibra de vidrio

1 0.9136 J2 0.7079 J

La muestra 2 de resina + hilo de nylon largo se rompió al salir del molde y no se pudo realizar su ensayo

Con esto concluimos que el material compuesto con más tenacidad entre las probetas es la resina + fibra de vidrio

Cuestionario

1. Qué es un ensayo izod.

Es un tipo de ensayo destructivo dinámico de resistencia al choque que utiliza un péndulo como herramienta. Este procedimiento se lleva a cabo para averiguar la tenacidad de un material, ya que al realizarlo obtenemos su resiliencia. Se puede realizar en distintos péndulos y probetas diseñados para pruebas de impacto.

2. Qué es un ensayo Charpy.

Es un ensayo muy similar al izod pero en este las características de la probeta son distintas y se realiza solo con el péndulo charpy. La probeta tiene que tener una muesca en forma de “V” y ser de medidas específicas.

3. Qué es un material compuesto

Compuestos que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales

4. Cuáles deben ser las propiedades de la matriz y el refuerzo de un material compuesto.

La matriz es la fase continua del material compuesto y esta proporciona la resistencia térmica y ambiental, el refuerzo es la fase dispersa del material y esta proporciona propiedades mecánicas, las propiedades varían de acuerdo al material

5. En los materiales que contienen fibras de nylon, Cuál material resultó más resistente y a que se debe este comportamiento.

El de nylon largo, porque al ser tiras largas de nylon distribuyen mejor la carga que las tiras cortas sobre toda la probeta

6. A qué se debe que la fibra de vidrio aporte mayor resistencia a la resina epóxica cuando se combinan ambos materiales .

Las resinas poliméricas son fuertes a cargas de compresión física pero son débiles a la tensión de rotura; la fibra de vidrio es muy fuerte en tensión pero tiende a no resistir la compresión; al combinar ambos materiales, la probeta se convierte en un material que resiste tanto compresión como tensión.

Conclusiones:

Bibliografía:

1.-Kalpakjian S., Schmid S. R., "Manufactura, ingeniería y tecnología", editorial Pearson Educación, 2002.

2.-Smith W. F., "Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales", editorial Mc Graw-Hill, 2004.

3.- Ashby M., Jones R. H., "Materiales para Ingeniería", editorial Reverté, 2009.

4.- http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_Izod