¿Qué es Charpy?
La prueba de impacto Charpy es una prueba dinámica en la que se mide la energía absorbida mientras se fractura una muestra con muescas en V o U con un martillo de péndulo. Muestra la tenacidad del material bajo cargas repentinas y su comportamiento de transición de frágil a dúctil.
Objetivo de Charpy
El objetivo es determinar numéricamente la resistencia del material a las cargas de impacto y evaluar el riesgo de fractura frágil, especialmente a bajas temperaturas.
¿A qué productos se aplica Charpy?
- Aceros estructurales
- Uniones soldadas y zona afectada por el calor.
- Materiales para recipientes a presión
- Aceros para tuberías
- Piezas fundidas y forjadas
¿En qué sectores se utiliza Charpy?
Normas relacionadas con Charpy
- ISO 148-1
- ASTM E23
- EN 10045
Condiciones de Charpy
- Sección transversal de la muestra
- 10 mm × 10 mm (estándar); se aplica una corrección para especímenes de tamaño inferior
- Tipo de muesca
- Muesca en V (2 mm de profundidad, 45°) o muesca en U
- Temperatura de prueba
- Temperatura ambiente o una temperatura baja según la especificación (por ejemplo, −20 °C, −40 °C)
- tramo de soporte
- 40mm
Equipo para Charpy
- Máquina de ensayo de impacto pendular (Charpy)
- Brochadora de muescas
- Baño de baja temperatura
- Sistema de medición de temperatura
Requisitos de muestra para Charpy
- Muestra estándar 10 × 10 × 55 mm
- Generalmente tres especímenes por juego.
- La orientación y ubicación de la muesca se determinan según la especificación.
- Para muestras de soldadura se debe especificar adicionalmente la ubicación de la entalla (metal de soldadura, HAZ)
Duración de Charpy
La prueba en sí dura unos minutos por muestra. Si se requiere baja temperatura, se agrega tiempo de acondicionamiento; el total típico de un juego es media jornada laboral.
Procedimiento de Charpy
- 1Las muestras se preparan según el tamaño y la muesca definidos en la norma.
- 2Si es necesario, las muestras se acondicionan a la temperatura de prueba.
- 3La probeta se coloca sobre los soportes de manera que la muesca quede en la cara opuesta al impacto del martillo.
- 4Se suelta el péndulo y se lee la energía absorbida.
- 5Se examina la superficie de la fractura; Se registran la relación dúctil/frágil y la expansión lateral.
Criterios de aceptación de Charpy
El criterio de aceptación está dado en la norma del material o producto; generalmente se define como una energía promedio mínima a una temperatura específica, con un límite inferior para una sola muestra.
Evaluación de resultados
La media ajustada y los valores individuales se evalúan juntos. La apariencia de la superficie de fractura y la expansión lateral brindan información adicional sobre la transición de frágil a dúctil.
Informe de Charpy
- Norma aplicada y revisión.
- Tamaño de la muestra, tipo de muesca y ubicación.
- Temperatura de prueba
- Energía absorbida para cada muestra y el promedio establecido.
- Evaluación de la superficie de la fractura
Acreditación
EUROLAB posee una acreditación reconocida internacionalmente obtenida de organismos de acreditación que forman parte de los acuerdos de reconocimiento multilateral de IAF e ILAC, según ISO/IEC 17025 para pruebas de laboratorio, ISO/IEC 17020 para inspección y vigilancia, e ISO/IEC 17021-1 e ISO/IEC 17065 para certificación de sistemas y productos. Esta cadena garantiza que los informes y certificados emitidos sean aceptados en todo el mundo.
La posibilidad de ofrecer esta prueba dentro del alcance acreditado depende de su producto y del estándar aplicado; Dado que la acreditación se basa en métodos, el alcance se confirma por escrito en la etapa de cotización.
Alcance y autorizacionesRegulaciones Relacionadas
- Normas para recipientes a presión y productos de acero estructural
- Requisitos de calificación del procedimiento de soldadura
Mekanik Testler — ¿Qué abarca este campo de ensayo?
La siguiente sección describe el campo al que pertenece el ensayo Charpy; las condiciones y criterios de aceptación de este ensayo en particular figuran en las secciones anteriores. El alcance específico de su producto se confirma por escrito en la etapa de cotización.
Los ensayos mecánicos miden cómo se comporta un material o una pieza bajo fuerza. La familia abarca desde la carga estática (tracción, compresión, flexión) hasta el comportamiento dependiente del tiempo (fatiga, fluencia), y desde la dureza y el desgaste hasta la tenacidad a la fractura.
Lo que estos ensayos tienen en común es que el resultado se reporta como una PROPIEDAD DEL MATERIAL. El límite elástico o la dureza no son una decisión de conformidad; son datos numéricos con los que se comparará el diseño y la norma de producto. Por ello, los informes de ensayo mecánico suelen ser un dato de entrada para una decisión de ingeniería y no para una aprobación de producto — selección de material, coeficiente de seguridad, predicción de vida útil.
La distinción entre comportamiento estático y dinámico es la clave para entender el ámbito. Una pieza puede parecer completamente sin esfuerzo bajo carga estática y, sin embargo, romperse bajo carga repetida; la rotura por fatiga se produce a tensiones muy por debajo del límite elástico y no da aviso. Para piezas rotativas, vibrantes o sometidas a carga cíclica, un ensayo de tracción por sí solo no es, por tanto, una prueba suficiente.
Las condiciones de ensayo determinan el resultado, y esto es crítico para la legibilidad del informe: geometría de la probeta, velocidad de carga, temperatura, acondicionamiento y disposición de sujeción. El mismo material da valores distintos en condiciones distintas. En los plásticos el efecto de la velocidad es muy pronunciado, en los metales el efecto de la temperatura; en los compuestos la orientación de la probeta cambia por completo el resultado.
La dureza es la medición más mal utilizada en el ámbito. Al ser rápida, casi no destructiva y económica, se usa a menudo en lugar de la resistencia. Existen tablas de conversión de dureza a resistencia, pero son APROXIMADAS y dependen del grupo de materiales; usarlas como única evidencia en la aceptación de material es incorrecto.
El lado de la mecánica de fractura exige una competencia específica. Las mediciones de tenacidad a la fractura y de velocidad de crecimiento de grietas por fatiga permiten calcular cuánto durará una estructura agrietada; son la base del diseño tolerante al daño en ámbitos como equipos a presión, estructuras aeronáuticas y oleoductos.
Grupos de métodos en este campo
Ensayos estáticos
Tracción, compresión, flexión, cizallamiento y torsión. Se obtienen el límite elástico y la resistencia a la tracción, el alargamiento y el módulo de elasticidad.
Ensayos de impacto
Impacto con entalla Charpy e Izod; se determina el comportamiento de transición dúctil-frágil del material en función de la temperatura.
Dureza
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore y microdureza. Valioso para la profundidad del tratamiento superficial y las diferencias locales de resistencia.
Fatiga
Fatiga axial controlada por fuerza y deformación, fatiga en flexión; curvas S-N y límite de fatiga.
Fluencia y relajación de tensiones
Comportamiento bajo carga a largo plazo a alta temperatura; determinante para materiales de calderas, turbinas y equipos a presión.
Mecánica de fractura
Tenacidad a la fractura en deformación plana, integral J, CTOD y velocidad de crecimiento de grietas por fatiga.
Desgaste y fricción
Abrasión Taber y tambor giratorio, mediciones del coeficiente de fricción.
Confusiones frecuentes en este campo
- Calcular la resistencia a partir de la dureza es aproximado; no puede usarse como única evidencia en la aceptación de material.
- Una resistencia estática adecuada no demuestra la resistencia a la fatiga; una pieza sometida a carga cíclica requiere un ensayo aparte.
- Si no se registran la velocidad y la temperatura del ensayo, el resultado no es comparable, especialmente en polímeros y compuestos.
- Una probeta de ensayo y la pieza real pueden no dar el mismo valor; la orientación de moldeo, las líneas de soldadura y las diferencias de tratamiento superficial influyen.
- Un valor de resistencia dado para un compuesto sin indicar la orientación de la probeta carece de sentido.
- Los equivalentes ASTM e ISO miden la misma magnitud pero usan geometrías de probeta distintas; los resultados no se consideran directamente equivalentes.
Qué decisiones respaldan estos resultados
- Verificación del diseño y selección de materiales
- Control de materiales entrantes y aprobación de proveedor
- Cumplimiento de los requisitos mecánicos de la norma de producto
- Análisis de fallos, predicción de vida útil y cálculo de tolerancia al daño
- Verificación de los procesos de tratamiento térmico y superficial
Pruebas relacionadas
Preguntas frecuentes sobre Charpy
¿Cuál es la diferencia entre Charpy e Izod?
Ambas son pruebas de impacto de péndulo. En Charpy, la muestra está horizontal y apoyada en dos puntos, con el impacto en el lado opuesto de la muesca; En Izod, la muestra se sujeta verticalmente como un voladizo y el impacto se aplica en el lado de la muesca. Los resultados no se pueden convertir entre los dos.
¿Cuántos especímenes se requieren?
Generalmente se requiere un juego de tres muestras por temperatura. Si se desea generar una curva de temperatura de transición, se requieren ajustes a varias temperaturas.