T1: Materiales y fabricación · Ensayos de materiales — TECNOLOGIA E INGENIERIA II PEvAU Andalucía 2024

Ensayos de materiales

Problema

2024 · Ordinaria · Suplente

En un ensayo Charpy el péndulo cae desde una altura de $1 \text{ m}$ y después de romper la probeta, sube hasta una altura de $70 \text{ cm}$ . La energía absorbida por la rotura del material es $147 \text{ J}$ . La probeta del ensayo es de sección cuadrada con $10 \text{ mm}$ de lado y presenta una entalla de $2 \text{ mm}$ en el punto de impacto.

a) Calcular la masa del péndulo utilizado en el ensayo.b) Calcular la resiliencia del material.c) ¿Qué tipo de tratamiento es la forja? Explicar brevemente en qué consiste.

Ensayo CharpyResilienciaTratamientos térmicos

Calcular la masa del péndulo utilizado en el ensayo.Datos

h_0 = 1 \text{ m}

h_f = 70 \text{ cm} = 0.70 \text{ m}

E_{abs} = 147 \text{ J}

g = 9.8 \text{ m/s}^2

Fórmulas La energía absorbida en un ensayo Charpy se determina por la diferencia de energía potencial del péndulo antes y después del impacto.

E_{abs} = m g (h_0 - h_f)

Despejando la masa $m$ :

m = \frac{E_{abs}}{g (h_0 - h_f)}

Sustitución

m = \frac{147 \text{ J}}{9.8 \text{ m/s}^2 (1 \text{ m} - 0.70 \text{ m})}

m = \frac{147}{9.8 \times 0.30}

m = \frac{147}{2.94}

Resultado

m = 50 \text{ kg}

Calcular la resiliencia del material.Datos

E_{abs} = 147 \text{ J}

Lado de la sección cuadrada $l = 10 \text{ mm} = 0.01 \text{ m}

Profundidad de la entalla $e = 2 \text{ mm} = 0.002 \text{ m}

Fórmulas La resiliencia $\rho$ se define como la energía absorbida por unidad de área de la sección transversal de la probeta bajo la entalla.

\rho = \frac{E_{abs}}{S}

El área de la sección bajo la entalla $S$ se calcula restando la profundidad de la entalla a un lado de la sección cuadrada.

S = l \times (l - e)

Sustitución Cálculo del área $S$ :

S = 0.01 \text{ m} \times (0.01 \text{ m} - 0.002 \text{ m})

S = 0.01 \text{ m} \times 0.008 \text{ m}

S = 0.00008 \text{ m}^2

Cálculo de la resiliencia $\rho$ :

\rho = \frac{147 \text{ J}}{0.00008 \text{ m}^2}

Resultado

\rho = 1\,837\,500 \text{ J/m}^2

¿Qué tipo de tratamiento es la forja? Explicar brevemente en qué consiste.La forja es un tratamiento mecánico de conformación. Consiste en la deformación plástica de un material, generalmente metálico y a elevadas temperaturas (trabajo en caliente), mediante la aplicación de fuerzas de compresión con un martillo o una prensa. Su objetivo es dar forma al material y mejorar sus propiedades mecánicas al refinar la microestructura granular y eliminar defectos, lo que aumenta la resistencia, tenacidad y resistencia a la fatiga del componente.