Método de ensayo Charpy

Método de ensayo Charpy a la flexión por impacto sobre

probeta simplemente apoyada con entalladura ojo de cerradura o U

1  NORMAS PARA CONSULTA

Los documentos normativos siguientes contie­nen disposiciones, las cuales, mediante su cita en el texto, se transforman en prescripciones válidas para la presente norma IRAM. Las edi­ciones indicadas eran las vigentes en el mo­mento de su publicación. Todo documento es susceptible de ser revisado y las partes que realicen acuerdos basados en esta norma se deben esforzar para buscar la posibilidad de aplicar sus ediciones más recientes. 

Los organismos internacionales de normaliza­ción y el IRAM mantienen registros actualiza­dos de sus normas. 

IRAM 5002:1965 - Tolerancias y discrepancias para dimensiones hasta 500 mm

2  OBJETO

Establecer el método de ensayo a la flexión por impacto sobre probeta simplemente apoyada, con entalladura en forma de ojo de cerradura o U, para acero, también denominado ensayo Charpy.

3  MÉTODO DE ENSAYO

3.1  Fundamento

El ensayo consiste en romper de un solo golpe, con un martillo pendular, una probeta con entalladura en forma de ojo de cerradura o U, simplemente apoyada en sus extremos. La energía absorbida determina el valor del impacto.

3.2  Símbolos y designaciones

Los símbolos y designaciones de los elementos utilizados en este ensayo se indican en la tabla 1 y figura 1.

Tabla 1 - Símbolos y designaciones

Símbolo	Designación
L	Longitud de la probeta
a	Espesor de la probeta
b	Ancho de la probeta
a1	Espesor de la probeta en la entalladura
a2	Profundidad de la entalladura
R	Radio de curvatura en el fondo de la entalladura
L1	Distancia entre soportes
R1	Radio de curvatura de los soportes
-	Inclinación de los soportes
a	Angulo de la punta del martillo
R2	Radio de curvatura de la punta del martillo
S0	Area de la sección transversal de la probeta en la entalladura antes del ensayo, expresada en centímetros cuadrados
KCU	Valor de impacto = Energía expresada en Joule / S0

 Figura 1

3.3  Probeta

3.3.1  La probeta (fig. 2), debe ser totalmente mecanizada y tener una longitud de 55 mm y una sección cuadrada de 10 mm por lado. En la mitad de la longitud se practica una entalladura con forma de ojo de cerradura o U (fig. 3), según se indique en la norma particular del producto de 5 mm de profundidad, salvo que se especifique otro valor, con un radio en el fondo de 1 mm. El plano de simetría de la entalladura debe ser perpendicular al eje longitudinal de la probeta.

Figura 2

Figura 3

3.3.2  La entalladura puede ser obtenida por cualquier método de mecanizado que no altere las características del material, debiendo prepararse cuidadosamente para evitar la presencia de estrías en el fondo de la entalladura.

3.3.3  Las medidas y discrepancias de la probeta son las indicadas en la tabla 2.

3.3.4  La superficie de la probeta debe ser lisa y libre de estrías paralelas al plano de simetría de la entalladura.

Tabla 2 - Medidas y discrepancias de la probeta

Designación	Medida nominal (mm)	Discrepancia de mecanizado
		(mm)	Símbolo según IRAM 5002
Longitud	55	± 0,60	js 15
Espesor	10	± 0,11	js 13
Ancho	10	± 0,11	js 13
Profundidad de entalladura	5	± 0,09	js 13
Radio de curvatura en el fondo de la entalladura	1	± 0,07	js 13
Distancia del plano de simetría de la entalladura a los extremos de la probeta	27,5	± 0,42	js 15
Angulo entre el plano de simetría de la entalladura y el eje longitudinal de la probeta	90º	± 2º

3.4  Máquina de ensayo

3.4.1  La máquina de ensayo debe estar construida e instalada de modo que permanezca rígida y estable, para que sea despreciable la pérdida de energía originada por traslación, rotación y vibración, durante el ensayo.

3.4.2  La máquina de ensayo debe tener las características que se indican en la tabla 3.

Tabla 3 - Características de la

máquina de ensayo

Designación
Distancia entre soportes	40 mm mm
Radio de curvatura de los soportes	1 mm a 1,5 mm
Inclinación de los soportes	1:5
Angulo de la punta del martillo	30º ± 1º
Radio de curvatura de la punta del martillo	2 mm a 2,5 mm
Velocidad del martillo en el momento del golpe	4,5 m/s a 7 m/s *
*    Se recomienda que la velocidad de martillo en el momento del golpe sea de 5 m/s a 5,5 m/s.

3.4.3  El martillo debe oscilar en un plano vertical y el centro de percusión debe coincidir con el centro de impacto.

3.4.4  La graduación de la escala de la máquina debe permitir determinar la energía absorbida con un error de ± 0,5% de la energía máxima disponible.

3.4.5  Se recomienda verificar frecuentemente el funcionamiento de la máquina por medio de un ensayo en vacío (verificación del cero). El error admisible debido a pérdidas por rozamiento no debe exceder de 0,4% del alcance máximo de la escala. Si este valor es mayor, los rodamientos deben ser inspeccionados y reparados o reemplazados.

3.4.6  Para un ensayo normal, la energía de impacto de la máquina es de 300 J ± 10 J. El valor del impacto obtenido con esta condición y, usando la entalladura en forma de ojo de cerradura o U, con una profundidad de 5 mm, se indica anteponiendo el símbolo KCU.

3.4.7  Por convenio previo, se puede utilizar otra energía de impacto y profundidad de entalladura diferentes de 5 mm. Al valor del impacto obtenido en esas condiciones se antepone el símbolo KCU, pero complementando éste con índices que indican, el primero la energía de impacto, expresada en joule y, el segundo, la profundidad de la entalladura, expresada en milímetros.

Por ejemplo: KCU 100/3 indica una energía de impacto de 100 J y una profundidad de entalladura de 3 mm.

KCU 300/3 indica la energía de impacto normal y una profundidad de entalladura de 3 mm.

3.5  Procedimiento

3.5.1  La probeta se coloca a escuadra sobre los soportes y el plano de simetría de la entalladura, coincidente con el plano medio entre ellos, con una tolerancia de 0,5 mm y con la entalladura en la cara opuesta a la de impacto del martillo.

3.5.2  Con la energía de impacto adoptada, se descarga el martillo y en función de la energía absorbida y el área de la sección de la probeta en la entalladura, antes del ensayo, se calcula el valor de impacto.

3.5.3  La temperatura de la probeta en el momento de realizar el ensayo no debe variar de la especificada en ± 2ºC, salvo que se especifique otra discrepancia. Si la temperatura
de ensayo no está especificada se adopta
20ºC ± 2ºC. En todos los casos se debe registrar la temperatura de ensayo de la probeta.

3.5.4  Si la probeta no se rompe completamente en el ensayo, el valor del impacto obtenido es válido, siempre que la misma pase a través de los soportes, y esta circunstancia debe informarse.

3.5.5  Ensayo a baja temperatura (hasta 196ºC)

La probeta se mantiene en el medio refrigerante como mínimo 5 min, si es líquido, ó
60 min si es gaseoso. El tiempo transcurrido desde el retiro de la probeta del baño refrigerante y el momento de ensayo debe ser como máximo 5 s.

3.5.6  Ensayo a alta temperatura

La probeta se mantiene en el medio de calentamiento como mínimo 10 min, si la temperatura de ensayo no supera los 260ºC. Si la temperatura de ensayo es mayor al calentamiento de la probeta se realiza en un horno, permaneciendo como mínimo 1 h. El tiempo transcurrido desde el retiro de la probeta del medio de calentamiento hasta el momento de ensayo, debe ser como máximo de 5 s.

3.5.7  Si en el ensayo la probeta absorbe la energía total del péndulo sin pasar a través de los soportes, el resultado es indeterminado y esta circunstancia debe informarse.

3.5.8  Salvo que se especifique lo contrario, el valor del impacto debe ser el promedio de 3 determinaciones sobre probetas extraídas de la misma muestra.

      NOTA - No hay procedimiento general para convertir los valores de impacto, obtenidos por un método de ensayo, en aquéllos que se obtienen por otro método de ensayo.