¿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
Ensayos de plásticos — ¿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 de plásticos determinan el comportamiento mecánico, térmico y de combustión de un material polimérico. A diferencia de los metales, los plásticos son VISCOELÁSTICOS: su comportamiento depende de la velocidad de carga, la temperatura y la humedad. Por ello, el mismo material da resultados diferentes según las condiciones, y las condiciones del ensayo son parte inseparable del resultado.
La consecuencia práctica de la viscoelasticidad es la siguiente: una pieza de plástico sigue deformándose con el tiempo bajo una carga constante (fluencia) y el esfuerzo que soporta a deformación constante disminuye con el tiempo (relajación de esfuerzos). Una unión atornillada se afloja, una abrazadera pierde su fuerza de sujeción, un estante se combadura con el tiempo. Un ensayo de tracción de corta duración no muestra este comportamiento; se necesita un ensayo de larga duración o un modelo acelerado.
El comportamiento térmico es el segundo eje principal. El índice de fluidez indica la procesabilidad del material y la consistencia entre lotes; la temperatura de deflexión térmica y el punto de reblandecimiento Vicat dan un límite aproximado de la temperatura de servicio. El análisis térmico (DSC, TGA, DMA) revela la identidad del material: temperatura de transición vítrea, comportamiento de fusión, cristalinidad, contenido de carga y temperatura de descomposición.
El comportamiento de combustión es el tercer eje y se vincula directamente con las normas de producto. La clase UL 94 y el índice límite de oxígeno se registran en la ficha técnica del material; se exige una clase concreta para la carcasa de un aparato eléctrico, mientras que a un producto de construcción se aplica otro sistema de clasificación.
El envejecimiento es la parte más frecuentemente omitida del campo. Los plásticos se degradan por efecto de los UV, el calor, la humedad y el oxígeno: el color cambia, la superficie se agrieta, la resistencia al impacto disminuye. Para una pieza destinada a uso exterior, lo que importa no son sus valores del primer día sino sus valores tras el envejecimiento. Los equipos de arco de xenón y UV fluorescente aceleran esta degradación y permiten la comparación.
El resultado de esta familia suele registrarse en la ficha técnica del material, y las normas de producto remiten a esa ficha. Pero puede haber una diferencia entre el valor de la ficha y el comportamiento de la pieza real: la orientación formada durante el moldeo, las líneas de soldadura y las tensiones internas hacen que la pieza se comporte de forma distinta a la probeta.
El uso de contenido reciclado ha añadido una nueva cuestión al campo. La resina reciclada varía de un lote a otro; las propiedades mecánicas, el color y el comportamiento de combustión pueden variar entre lotes. Para un fabricante que use material reciclado, el control del material entrante no es, por tanto, una opción sino una necesidad.
Grupos de métodos en este campo
Mecánico
Tracción, compresión, flexión, impacto Charpy e Izod, dureza (Shore), fluencia y agrietamiento por tensión ambiental.
Térmico
Índice de fluidez (MFI), temperatura de deflexión térmica (HDT), temperatura de reblandecimiento Vicat, dilatación térmica lineal.
Análisis térmico
Temperaturas de transición y cristalinidad por DSC, composición y descomposición por TGA, comportamiento mecánico dinámico por DMA.
Combustión
Clasificación UL 94, índice límite de oxígeno (LOI), ensayos de hilo incandescente y de llama de aguja.
Envejecimiento
Envejecimiento acelerado por arco de xenón y UV fluorescente, envejecimiento por aire caliente, humedad y condensación.
Físico
Densidad, absorción de agua, contenido de cenizas, permeabilidad al gas y al vapor de agua de películas y láminas.
Confusiones frecuentes en este campo
- Un resultado de plástico sin velocidad y temperatura de ensayo indicadas no puede interpretarse; el comportamiento viscoelástico depende de estos parámetros.
- El resultado de una probeta no se traslada directamente a la pieza real; la orientación de moldeo y las líneas de soldadura son determinantes.
- Los valores HDT y Vicat NO son temperaturas de servicio; son una indicación aproximada de un límite superior y no se aplican bajo carga.
- La clase UL 94 depende del espesor; un espesor de pared distinto requiere una nueva verificación.
- En los polímeros que absorben humedad (como la poliamida), los resultados son engañosos si no se realiza un acondicionamiento.
- Los resultados de ASTM D638 e ISO 527 no son directamente equivalentes; las geometrías de las muestras y las definiciones de velocidad difieren.
Qué decisiones respaldan estos resultados
- Selección de materiales y aprobación de proveedores
- Cumplimiento de los requisitos de inflamabilidad y térmicos de la norma de producto
- Verificación del uso de contenido reciclado y control de lotes
- Control del proceso de moldeo y consistencia de lotes
- Demostración de la resistencia al envejecimiento para uso exterior
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.