ASTM E23 Materiales metálicos Prueba de impacto de varilla con muesca

La norma "Métodos de prueba estándar ASTM E23 para pruebas de impacto de barras con entalla de materiales metálicos" desarrollada por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) describe la prueba Charpy (viga simple) y la prueba Izod (viga en voladizo), así como métodos de prueba para pruebas de impacto de barras con entalla de materiales metálicos.

Esta norma incluye requisitos para: probetas, procedimientos de ensayo, informes de ensayo, máquinas de ensayo, validación de máquinas de impacto Charpy, configuraciones opcionales de probetas, determinación de la orientación de las probetas y determinación del aspecto de la fractura por cizallamiento. También proporciona información sobre la importancia de las pruebas de impacto con barras entalladas y los métodos para medir el centro de impacto. Estos métodos de ensayo no abordan los problemas asociados con las pruebas de impacto a temperaturas inferiores a -196 °C.

Para los efectos de esta norma, se aplican los siguientes términos y definiciones:

La altura de caída es el centro de la distancia vertical del impacto entre la posición de suspensión libre y la posición de cierre.
La energía absorbida es el trabajo gastado al romper una muestra en un solo movimiento del péndulo, medido mediante un dispositivo indicador compensado.
La verificación directa es el proceso de garantizar que todas las partes que podrían afectar la energía absorbida medida estén dentro de las tolerancias dimensionales especificadas.
La posición de suspensión libre es la posición del péndulo después de que ha dejado de oscilar, de modo que la energía potencial y cinética son cero.
La oscilación libre es la oscilación continua del péndulo (sin muestra de prueba) desde la posición de trinquete registrada por el dispositivo indicador.
La verificación indirecta es el proceso de garantizar que la energía absorbida promedio al probar un conjunto de muestras de verificación corresponda a la energía absorbida certificada dentro de una tolerancia especificada.
La posición del pestillo es la posición del péndulo en el mecanismo de liberación antes de soltarlo para realizar una prueba.
La expansión lateral es el aumento máximo del espesor de la muestra (expresado en mm) resultante del ensayo de impacto. Se utiliza como medida de ductilidad.
La capacidad de paso es la energía máxima disponible para una configuración de péndulo determinada. En máquinas de un solo paso, esto corresponde a la capacidad de la máquina.
La apariencia de fractura por corte es la cantidad de superficie de fractura en la muestra que ha fallado en modo de corte (estable) (expresada como un porcentaje).

Las características esenciales de un ensayo de impacto son: una muestra adecuada (se reconocen varios tipos diferentes de muestra), una serie de yunques y soportes de muestra sobre los cuales se coloca la muestra de prueba para recibir el impacto de la masa en movimiento, una masa en movimiento con suficiente energía para fracturar la muestra colocada en su camino y un dispositivo indicador para medir la energía absorbida por la muestra fracturada.

Estos métodos de ensayo de impacto son particularmente relevantes para el comportamiento de los metales cuando se someten a una sola aplicación de una fuerza que induce tensiones multiaxiales asociadas con una entalla, junto con altas tasas de carga y, en algunos casos, temperaturas altas o bajas. Para algunos materiales y temperaturas, se ha demostrado que los resultados de los ensayos de impacto en muestras con entalla, al correlacionarlos con la experiencia de servicio, predicen con precisión la probabilidad de fractura frágil.

Las muestras deben tomarse del material según lo especificado en la especificación aplicable. Las muestras que se muestran en las figuras de la norma son las más utilizadas y, en general, satisfactorias. Son especialmente adecuadas para metales ferrosos, excepto la fundición.

Las designaciones de las muestras Charpy son entalla en "V" y entalla en "U". Una muestra con entalla en ojo de cerradura es similar a una entalla en "U", excepto que el ancho de la entalla es de 1,6 mm o menos. Las muestras generalmente aptas para materiales pulvimetalúrgicos se muestran en las figuras. Las muestras para ensayos de impacto pulvimetalúrgicos deben fabricarse de acuerdo con la norma ASTM B925. Los resultados de los ensayos de impacto para estos materiales se ven afectados por la orientación de la muestra. Por lo tanto, a menos que se especifique lo contrario, la muestra debe colocarse en la máquina de manera que el péndulo golpee una superficie paralela a la dirección de compresión. Los resultados de los ensayos de impacto para materiales pulvimetalúrgicos se expresan como la energía absorbida sin la entalla.

El ensayo de impacto de barra con entalla es un método utilizado para medir la energía que un material puede absorber al ser golpeado bruscamente antes de fracturarse. Se utiliza a menudo para determinar la tenacidad de los metales, especialmente en condiciones de impacto o carga de choque. Este ensayo es especialmente importante para evaluar el comportamiento de los materiales en condiciones de alta tensión, como colisiones o explosiones. Este ensayo consiste en golpear una barra metálica con entalla (muestra) con un martillo o péndulo oscilante. Una entalla es una ranura precortada en la barra para crear un punto débil donde es más probable que se inicie la fractura. El ensayo mide la energía absorbida por el material durante la fractura. Los principales objetivos del ensayo son:

Para evaluar qué tan frágil o dúctil es un material.
Para determinar el rendimiento de un material bajo condiciones de carga dinámicas o repentinas (por ejemplo, colisiones, caídas, explosiones).
Para encontrar la temperatura de transición de ductilidad a fragilidad para metales, especialmente aceros.

Los dos métodos siguientes se utilizan comúnmente en estas pruebas:

Ensayo de impacto Charpy: La muestra se apoya horizontalmente y el martillo golpea el lado opuesto de la muesca.
Prueba de impacto Izod: la muestra se comprime verticalmente y el martillo golpea el mismo lado de la muesca.

Estas pruebas se consideran importantes en los siguientes aspectos:

Garantiza la seguridad de los materiales en estructuras críticas (puentes, barcos, tuberías).
Ayuda a prevenir fallas catastróficas en condiciones de impacto o baja temperatura.
Ayuda en la selección de materiales y el control de calidad.

Nuestra organización, que lleva años apoyando a empresas de todos los sectores mediante una amplia gama de actividades de prueba, medición, análisis y evaluación, cuenta con un sólido equipo de empleados que siguen de cerca los avances científicos y tecnológicos globales y se mejoran constantemente. En este contexto, también ofrecemos servicios de prueba de acuerdo con la norma ASTM E23, Métodos de prueba para ensayos de impacto de barras con entalla de materiales metálicos.