Elaboración de procedimientos de ensayo de flexión...

Trabajo Fin de Grado para la obtención del título de

Graduado en Ingeniería en Tecnologías Industriales en

la especialidad de Mecánica

Elaboración de procedimientos de

ensayo de flexión por choque y de

verificación de péndulo Charpy

Lucia Bayona Revilla

23 de Junio de 2017

Universidad Politécnica de Madrid

Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales

1

AGRADECIMIENTOS

A mis padres, por haberme dado la oportunidad de haber llegado hasta aquí,

por aguantarme en esos momentos de estufidos que no han sido pocos

y sobre todo, por estar siempre ahí.

A mis hermanos, por su apoyo incondicional siempre, por hacer que lo cuesta

arriba tuviera siempre menos pendiente y por hacerme ver la luz

en esos momentos de agobio que yo no era capaz de ver.

A mis amigos, vosotros que sois la familia que se elije y yo no pude haber

elegido mejor, por apoyarme siempre durante estos seis años de

andadura después de toda una vida juntos, por haber

confiado siempre en mí y abrirme los ojos cuando

más lo necesitaba.

A mis amigos y compañeros de universidad, por haber caminado juntos hasta

hoy apoyándonos y sabiendo lo que es desde dentro, por los buenos momentos

y risas que nos hemos echado.

A esa pequeña crew burlada de Siemens, que pese a que ha sido muy poco

tiempo, ha sido muy intenso y siempre me habéis apoyado y aconsejado

en lo que podía ser mejor y peor para mí.

A toda la gente cercana, que desde fuera me ha apoyado.

Y por último y no por ello menos importante, a mi tutor Rafa, por haberme

dado la oportunidad de realizar este trabajo, SIEMPRE ha estado ahí

para mí resolviéndome cualquier duda sea la hora que fuera y si

no hay que comer aún no se come. Gracias.

3

RESUMEN

En el presente trabajo se han elaborado dos tipos de procedimientos de ensayo:

❖ Procedimiento de ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy.

❖ Procedimiento de verificación de las máquinas de ensayo.

El ensayo de flexión con péndulo Charpy permite determinar la energía absorbida por un determinado material en el instante del impacto. Mediante la utilización de probetas de dimensiones normalizadas con entalla en V, dicho ensayo determina además la temperatura de transición dúctil-frágil. El objetivo del proyecto es elaborar un procedimiento de ensayo conforme a la norma internacional UNE-EN ISO 148-1 para materiales metálicos, que otorgue la posibilidad al LABRM de realizar ensayos normalizados de flexión por choque con péndulo Charpy. Además se lleva a cabo un procedimiento de verificación de la máquina de ensayo con el fin de asegurar la conformidad del péndulo según la norma anterior. Junto con estos dos procedimientos se incluyen también el procedimiento de ejecución de las probetas así como el de verificación de las mismas con distintos equipos de medida.

EJECUCIÓN PROBETAS

VERIFICACIÓN PROBETAS

ENSAYO DE FLEXIÓN POR CHOQUE con péndulo Charpy

VERIFICACIÓN DIRECTA

péndulo Charpy

VERIFICACIÓN INDIRECTA

péndulo Charpy

Probetas referencia

vs.

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1. Procedimiento de ejecución de probetas: se detalla cada uno de los pasos a seguir para llevar a cabo el mecanizado de la entalla en V de las probetas de dimensionas normalizadas mediante una brochadora.

2. Procedimiento de verificación: las probetas son examinadas con el fin de comprobar que cumplen las dimensiones especificadas por la norma UNE-EN ISO 148-1. Se puede llevar a cabo mediante un estéreo microscopio o un proyector de perfiles, siendo éste último el más adecuado. Se utiliza con una plantilla pasa-no-pasa realizada con AutoCAD, que permite ver si la entalla en V de la probeta se encuentre dentro de los límites establecidos.

3. Procedimiento de ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy: en un solo documento se indica cómo proceder paso a paso para realizar el ensayo tanto a temperatura ambiente como a una temperatura distinta. En este último caso es necesario utilizar un criostato para homogeneizar las probetas a la temperatura deseada. Además se estudia la incertidumbre de medición del ensayo, anotándose todos los resultados obtenidos en un informe elaborado según la norma, disponible para el ingeniero que ejecuta el proyecto.

4. Verificación directa de la máquina de ensayo: con el fin de garantizar que el péndulo es aceptable para realizar el ensayo, es necesario hacer una inspección de cada una de las partes constructivas del péndulo (cimentación e instalación, bastidor de la máquina, péndulo, yunques y apoyos y el equipo indicador de la energía de medición).

En el procedimiento de verificación directa se indica cómo se debe proceder para realizar dichas comprobaciones así como las dimensiones que deben satisfacer con sus respectivas tolerancias.

Al igual que antes, se estudia la incertidumbre de medición que se obtiene del proceso de verificación pudiendo anotar cualquier observación en el informe disponible.

5. Verificación indirecta de la máquina de ensayo: para poder afirmar que la máquina de ensayo es aceptable una vez que ha salido conforme la verificación directa, es necesario realizar la verificación indirecta. Ésta consiste en realizar el ensayo de flexión descrito anteriormente con probetas de referencia, las cuales llevan asignadas por el fabricante un determinado nivel de energía de referencia medido con una máquina de referencia, distinta del péndulo que es una máquina industrial.

Una vez que se ha realizado el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy con un determinado lote de probetas de referencia, se obtiene una energía absorbida según los distintos niveles de energía. Ésta se debe comparar con la energía certificada de las probetas de referencia y calcular el error sistemático de la máquina, lo que permite comprobar si se encuentra dentro del rango admisible.De igual modo se estudia la incertidumbre de medida y existe un informe de toma de datos.

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ÍNDICE

Agradecimientos ...................................................................................................... 1

Resumen ................................................................................................................... 3

1. Introducción ..................................................................................................... 12

1.1. Antecedentes ................................................................................................. 12

1.2. Justificación del trabajo ................................................................................... 15

1.3. Objetivos ....................................................................................................... 16

1.4. Estructura del trabajo ...................................................................................... 17

2. Procedimiento de ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy ...... 20

A temperatura ambiente (23° ± 5°) C ...................................................................... 21

A temperatura distinta de temperatura ambiente (entre 0° y - 60° C con ± 2 °C) ........ 25

Informe del ensayo ............................................................................................... 26

Pauta de ensayo ..................................................... Error! Bookmark not defined.

Incertidumbre de medición .................................................................................... 39

3. Manual de uso del péndulo Charpy ................................................................ 48

A temperatura ambiente (23° ± 5°) C: ..................................................................... 49

A temperatura distinta de temperatura ambiente (entre 0° y - 60° C con ± 2° C): ........ 55

4. Manual de uso del criostato ............................................................................ 58

5. Procedimiento de ejecución de probetas ...................................................... 66

6. Manual de uso de la brochadora .................................................................... 71

7. Procedimiento de verificación de probetas ..................................................... 77

Mediante estéreo microscopio .......................................................................................79

Mediante proyector de perfiles y plantilla .......................................................................80

Informe del procedimiento de verificación ......................................................................82

8. Manual de uso del estéreo microscopio ........................................................... 86

9. Manual de uso del proyector de perfiles .......................................................... 93

10. Procedimiento de verificación directa ............................................................ 98

Informe de la verificación ............................................................................................. 108

Incertidumbre de medición .......................................................................................... 114

11. Procedimiento de verificación indirecta ....................................................... 122

5.4. Informe de la verificación ...................................................................................... 127

5.5. Incertidumbre de medición.................................................................................... 131

12. Planificación temporal y presupuesto .......................................................... 136

12.1. Planificación temporal ......................................................................................... 136

12.2. Presupuesto ....................................................................................................... 139

13. Conclusiones y futuros desarrollos.............................................................. 143

14. Bibliografía ...................................................................................................... 146

ANEXOS ................................................................................................................ 148

ANEXO 1: Expansión lateral ........................................................................................ 148

ANEXO 2: Aspecto de la rotura ................................................................................... 151

ANEXO 3 ..................................................................................................................... 154

3.1. Curva energía absorbida - temperatura ................................................................ 154

3.2. Temperatura de transición (Tt) ............................................................................. 154

ANEXO 4: Situaciones no deseadas ........................................................................... 156

ANEXO 5: Método directo de verificación mediante plantilla ....................................... 158

ANEXO 6: Plantilla con AutoCAD para verificación de probetas .................................. 160

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ÍNDICE DE FIGURAS

CAPÍTULO 1 - Introducción

Figura1. 1: Probeta con entalla (arriba) y péndulo Charpy (abajo) ............................................ 12

Figura1. 2:Temperatura de transición ............................................................................................. 12

Figura1. 3:Tredgold ............................................................................................................................ 13

Figura1. 4:Georges Charpy............................................................................................................... 13

Figura1. 5:Fractura del buque Liberty ............................................................................................. 14

CAPÍTULO 2 - Procedimiento de ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy

Figura 2.1: Péndulo enclavado ......................................................................................................... 22

Figura 2.2: Péndulo ............................................................................................................................ 22

Figura 2.3: Empujando escala medida ............................................................................................ 23

Figura 2.4: Empujando el testigo ..................................................................................................... 23

Figura 2.5: Girar varilla ...................................................................................................................... 24

Figura 2.6: Apoyos y yunques .......................................................................................................... 24

Figura 2.7: Accionar el péndulo ........................................................................................................ 25

Figura 2. 8: Pinzas de centrado enfriando en el criostato ............................................................ 26

CAPÍTULO 4 - Manual de uso del criostato

Figura 4. 1: Criostato, panel de control y alcohol etílico 100 Vol. ............................................... 58

Figura 4. 2: Interruptor general en posición encendido ................................................................ 59

Figura 4. 3: Encender interruptor ..................................................................................................... 59

Figura 4. 4: Apertura llave vaciado .................................................................................................. 63

Figura 4. 5: Retirar tapón para vaciado ........................................................................................... 63

CAPÍTULO 5 - Procedimiento de ejecución de probetas

Figura 5. 1: Ajustar probeta contra brochadora ............................................................................. 67

Figura 5. 2: Retirar el seguro tirando de él hacia fuera ................................................................ 68

Figura 5. 3: Ejecutar la entalla en V girando el volante ................................................................ 68

CAPÍTULO 6 - Manual de uso de la brochadora

Figura 6. 1: Brochadora (izq) y brocha (dcha) ............................................................................... 71

Figura 6. 2: Entalla en V ejecutada .................................................................................................. 74

CAPÍTULO 7 - Procedimiento de verificación de probetas

Figura 7. 1: Esquema resumen verificación probetas .................................................................. 78

Figura 7. 2: Geometría de la entalla ................................................................................................ 79

Figura 7. 3: Perfil de la entalla en V en proyector de perfiles ...................................................... 81

Figura 7. 4: Perfil de la entalla en V impresa en la plantilla mediante AutoCAD ...................... 81

Figura 7. 5: Esquema de los distintos informes ............................................................................. 82

CAPÍTULO 8 - Manual de uso del estéreo microscopio

Figura 8. 1: Estéreo microscopio ..................................................................................................... 86

Figura 8. 2: Lente de 10 aumentos .................................................................................................. 87

Figura 8. 3: Cabezal ........................................................................................................................... 87

CAPÍTULO 9 - Manual de uso del proyector de perfiles

Figura 9. 1: Proyector de perfiles ..................................................................................................... 93

CAPÍTULO 10 - Procedimiento de verificación directa

Figura 10. 1: Partes del péndulo ...................................................................................................... 99

Figura 10. 2: Esquema de las partes a inspeccionar en la verificación directa ...................... 100

Figura 10. 3: Determinación del momento M ............................................................................... 103

Figura 10. 4: Términos utilizados para designar la energía ....................................................... 116

Figura 10. 5: Esquema resumen de la incertidumbre de medición de la verificación directa

............................................................................................................................................................. 120

CAPÍTULO 11 - Procedimiento de verificación indirecta

Figura 11. 1: Vista general de los apoyos, percutores y yunques ............................................ 123

CAPÍTULO 12 - Planificación temporal y presupuesto

Figura 12. 1: Diagrama de Gantt .................................................................................................... 138

ANEXOS

ANEXO 1: Expansión lateral

Anexo 1. 1: Calibre para medir la expansión lateral ................................................................... 149

ANEXO 2: Aspecto de la rotura

Anexo 2. 1: Determinación del % de rotura por cizallamiento ................................................... 151

Anexo 2. 2: Tabla % de cizallamiento ........................................................................................... 152 Anexo 2. 3: Aspecto de rotura y comparador del % de rotura por cizallamiento ................... 152 Anexo 2. 4: Aspecto de la rotura .................................................................................................... 153 ANEXO 5: Método directo de verificación mediante plantilla

Anexo 5. 1: Cambio de posición desde A a B con un recorrido a 30 mm del percutor ......... 159

Anexo 5. 2: Perfil de la entalla en V en AutoCAD (arriba) e impreso en la plantilla (abajo) 165

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ÍNDICE DE TABLAS

CAPÍTULO 1 - Introducción

Tabla 1.1: Esquema resumen estructura trabajo .......................................................................... 18

CAPÍTULO 2 - Procedimiento de ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy

Tabla 2.1: Informe del ensayo .............................................................. Error! Bookmark not defined. Tabla 2. 2: Pauta ensayo a temperatura ambiente ........................... Error! Bookmark not defined. Tabla 2. 3: Pauta ensayo a temperatura distinta de temperatura ambiente ............................. 29 Tabla 2. 4: Factores e incertidumbres ............................................................................................. 40 Tabla 2.5: Cuadro esquema incertidumbre, designación y cálculo ............................................ 43 Tabla 2.6: Grados de libertad según t-student ............................................................................... 44 Tabla 2. 7: Informe resultados: energía absorbida e incertidumbre ........................................... 45 Tabla 2. 8: Informe resultados verificación indirecta ..................................................................... 46 Tabla 2. 9: Tabla resumen del resultado ........................................................................................ 46

CAPÍTULO 7 - Procedimiento de verificación de probetas

Tabla 7. 1: Dimensiones probeta y respectivas tolerancias ........................................................ 80

CAPÍTULO 10 - Procedimiento de verificación directa

Tabla 10. 1: Informe de la verificación directa ............................................................................. 109

CAPÍTULO 11 - Procedimiento de verificación indirecta

Tabla 11. 1: Informe de la verificación indirecta .......................................................................... 128 Tabla 11. 2: Recogida de datos de la verificación indirecta ...................................................... 133 Tabla 11. 3: Tabla resumen del resultado .................................................................................... 134

CAPÍTULO 12 - Planificación temporal y presupuesto

Tabla 12. 1: Distribución de tarea a realizar durante el proyecto ............................................. 137 Tabla 12. 2: Tabla presupuesto ...................................................................................................... 141

Anexo 1. 1: Calibre para medir la expansión lateral ................................................................... 149

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1. INTRODUCCIÓN

1.1. ANTECEDENTES

El ensayo de flexión por choque consiste en la rotura de muestras, sometidas a flexión en tres puntos, por el impacto de una masa pendular en caída libre. Las muestras se mecanizan con forma de pequeñas barras de sección rectangular de dimensiones normalizadas. En la sección central se practica una entalla en la que, por su parte posterior, impacta la maza (figura 1.1).

Figura1. 1: Probeta con entalla (arriba) y péndulo Charpy (abajo)

El ensayo, comúnmente denominado ensayo Charpy, es actualmente uno de los ensayos mecánicos más utilizados industrialmente. Presenta dos aplicaciones principales para materiales metálicos: la determinación de la temperatura de transición dúctil-frágil y como prueba de pasa-no-pasa de tenacidad a fractura.

Figura1. 2:Temperatura de transición

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi1rrb06cfUAhWKL1AKHZyJDiQQjRwIBw&url=http://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/material-faqs/faq-what-is-charpy-testing/&psig=AFQjCNGxKknEkspyJoqJGNndQMhRk3qgAQ&ust=1497890181882862

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En la actualidad debido al importante desarrollo que ha tenido la mecánica de la fractura, se sabe que existe una correlación conservadora entre el resultado del ensayo Charpy (energía absorbida necesaria para producir la rotura de la muestra), y el factor de intensidad de tensiones crítico en modo I (KIC). Este parámetro, uno de los utilizados para caracterizar de manera rigurosa el comportamiento a fractura de un material, se emplea en el cálculo de la predicción de la vida a fatiga de un componente mecánico.

Históricamente los ensayos mecánicos se desarrollaron a partir de la Revolución Industrial debido al empleo masivo de hierro fundido y, a partir de la década de 1850, por la generalización del acero para la construcción, tanto de maquinaria como de infraestructuras para ferrocarriles.

La generalización del uso de hierro fundido vino acompañada de numerosos fallos de componentes en forma de fractura frágil. Desde el primer problema documentado en 1838, se incrementaron de manera exponencial hasta la década de 1860 causando graves accidentes de manera inexplicada. Éstos son atribuidos en gran parte a solicitaciones de impacto mientras, que en otros casos, se deben a solicitaciones dinámicas.

Desde 1824 se documentan las malas características que presenta el hierro fundido bajo solicitaciones de impacto (Tredgold). En 1849 se crea en Gran Bretaña el primer comité para el estudio de hierro fundido en aplicaciones ferroviarias, con especial énfasis en la búsqueda de un ensayo estandarizado de impacto. En dicho momento, se asume que no se conoce correlación alguna entre el comportamiento frente a cargas estáticas y de impacto.

Posteriormente en 1892 Le Châtelier observó que en muestras no entalladas se producía fractura dúctil mientras que en aquellas entalladas, la fractura era frágil.

Russel en 1896 introdujo el concepto de energía de fractura como parámetro a evaluar proponiendo un método de ensayo pendular.

Sin embargo Charpy propuso una variación al método

de Russell en 1901, basada principalmente en una elección rigurosa de las características de la máquina de ensayo y la probeta, que fue tomada como estándar en 1906.

En 1934 se publicó la primera versión de la norma americana ASTM E23, base para todas las normalizaciones posteriores. A pesar de ello, la realización de ensayos de impacto como control de recepción no se generalizó.

Entre 1941 y 1948, un elevado porcentaje de fracturas frágiles se dieron en buques de guerra Liberty en el Atlántico

Figura1. 3:Tredgold

Figura1. 4:Georges Charpy

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Norte, en condiciones de baja temperatura.

Figura1. 5:Fractura del buque Liberty

El informe posterior mostró una correlación entre la energía absorbida en el ensayo Charpy y la temperatura, mostrando una temperatura de transición entre el comportamiento dúctil y el frágil.

El ensayo Charpy fue criticado durante mucho tiempo debido a la dispersión en los resultados. Sin embargo, en 1955 se demostró que se podía reducir notablemente mediante una adecuada construcción y mantenimiento de la máquina de ensayo. En 1964 la norma americana ASTM E23 fue revisada para exigir la verificación indirecta de las máquinas con probetas de referencia.

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1.2. JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO

De acuerdo con lo expuesto anteriormente, si se desea obtener de manera exacta la temperatura de transición dúctil-frágil de un determinado material o resultados fiables de una prueba pasa-no-pasa de tenacidad a fractura mediante el péndulo Charpy, es necesario garantizar un correcto funcionamiento tanto de la máquina como de cada uno de sus componentes.

Es necesario que cada una de las partes constructivas de la máquina se someta a un conjunto de ensayos y verificaciones, especificadas por la norma internacional UNE-EN ISO 148-2:2017. Además los ensayos de las muestras deben realizarse conforme también a la norme internacional UNE-EN ISO 148-1:2017.

En el presente trabajo se quiere fijar dicho procedimiento para el caso del péndulo Charpy como máquina de ensayo por impacto con probetas de dimensiones normalizadas.

El LABRM pretende, en un futuro, recibir lotes de dichas probetas con el fin de someterlas a ensayos de flexión por choque con péndulo Charpy. De este modo la elaboración del presente trabajo ayudará a la realización de los mismos, condensando toda la información necesaria en un solo documento evitando la ardua tarea de consultar numerosas normas. Además, los procedimientos que se analizan más adelante, están elaborados para llevarse a cabo en la máquina de ensayo del LABRM por lo que se facilita aún más la tarea.

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1.3. OBJETIVOS

El Laboratorio de Resistencia de Materiales (LABRM) de la E.T.S.I. Industriales (Universidad Politécnica de Madrid), dispone de un péndulo Charpy fabricado hacia 1940 que, al menos durante los últimos veinte años, sólo ha sido utilizado con fines de demostración didáctica.

Es intención del LABRM ampliar su cartera de servicios de calidad ofreciendo, entre ellos, la realización de ensayos normalizados de flexión por impacto con el citado péndulo, conforme a la norma internacional UNE-EN ISO 148-1:2017.

El objetivo del presente trabajo es la elaboración tanto de un procedimiento de ensayo conforme a la norma anteriormente citada, como de un procedimiento de verificación directo e indirecto de la máquina de ensayo según la norma internacional UNE-EN ISO 148-2:2017.

La redacción del primero lleva adicionalmente aparejada la inclusión de un procedimiento de ejecución de probetas y verificación de las mismas, con distintos equipos de medida que se verán más adelante. Por otro lado, se ha realizado también el procedimiento a seguir para un correcto uso y funcionamiento del dispositivo que mantiene las muestras a temperaturas por debajo de la ambiente, así como de herramientas específicas para determinar la expansión lateral de las muestras fracturadas.

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1.4. ESTRUCTURA DEL TRABAJO

El tema principal de estudio del presente trabajo se divide en dos grandes bloques; por un lado, el procedimiento de ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy y por otro, los distintos procesos de verificación directo e indirecto de la máquina de ensayo.

En la primera parte en la que se desarrolla el procedimiento de ensayo Charpy, se lleva a cabo también el procedimiento de ejecución de probetas, en el que se mecaniza la entalla en V, así como el de verificación de las mismas mediante dos equipos de medición óptica. Dado que dichos procedimientos requieren el uso de herramientas y aparatos de medida, esta parte incluye también los respectivos manuales de uso para garantizar un correcto funcionamiento de los mismos.

En la segunda parte se lleva a cabo por separado el procedimiento de verificación directo e indirecto de la máquina de ensayo. Se trata de comprobar si el péndulo Charpy es aceptable según la Norma ISO 148, una vez que ha sido verificado por los dos métodos y cumple los requisitos de cada uno de ellos que se verán más adelante.

En cada uno de los procedimientos anteriores, además de una parte de recogida de datos a modo de informe, se incluye un cálculo de incertidumbres ya que toda máquina cuenta con errores asociados tanto a su propio funcionamiento como de medición.

A continuación se dedica un capítulo a sacar conclusiones acerca del trabajo. En él se reflejan los posibles problemas que pueden tener lugar a posteriori, en el momento de la puesta en marcha del péndulo Charpy en el LABRM.

En último lugar dado que todo proyecto de ingeniería, independientemente de su tipología, consume una serie de recursos espacio-temporales, se lleva a cabo una planificación temporal y un presupuesto necesario para realizar la instalación de la máquina de ensayo en el LABRM. De esta manera se comprueba también que se cumplen todos los requisitos de la verificación directa e indirecta con el fin de poner en marcha el proyecto.

Procedimiento

ENSAYO CHARPY Procedimiento

VERIFICACIÓN DIRECTO E INDIRECTO

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Tabla 1.1: Esquema resumen estructura trabajo

Procedimiento ENSAYO CHARPY

•MANUALES DE USO

•Procedimiento de EJECUCIÓN PROBETAS

•Procedimiento de VERIFICACIÓN PROBETAS

Procedimiento VERIFICACIÓN

DIRECTA / INDIRECTA

• INSPECCIÓN de cada PARTE CONSTRUCTIVA péndulo Charpy

•PROBETAS de REFERENCIA

• INFORMES de recogida datos

•Cálculo de INCERTIDUMBRES

CONCLUSION

•Futuros posibles PROBLEMAS en la puesta en marcha

PLANIFICACIÓN TEMPORAL Y

PRESUPUESTO

•Diagrama GANT

•Presupuesto para INSTALACIÓN y PUESTA EN MARCHA

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2. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO DE FLEXIÓN POR CHOQUE CON PÉNDULO CHARPY

1. OBJETO

Describir el método de ensayo y pasos a seguir para la realización de un ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy con el fin de determinar la energía absorbida por materiales metálicos.

2. ALCANCE

Este procedimiento es de aplicación a ensayos en los que, mediante un péndulo Charpy, se determina la energía absorbida por una probeta con entalla en V de dimensiones normalizadas como medida de la tenacidad.

3. REFERENCIAS

3.1. Documentos utilizados en la elaboración del procedimiento de ensayo

Como referencia para la realización de dicho documento se han tomado los criterios establecidos en la siguiente norma:

▪ Norma UNE-EN ISO 148-1:2017

Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy.

Parte 1: Método de ensayo.

3.2. Documentos a utilizar conjuntamente con este procedimiento

▪ Manual de uso del criostato y del péndulo Charpy.

▪ Informe del ensayo.

4. GENERAL

El presente documento describe detalladamente los instrumentos utilizados, pasos a seguir y medidas necesarias para realizar un ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy.

El principio fundamental de dicho método de ensayo se basa en romper a flexión una probeta entallada en su centro mediante un único choque de un péndulo oscilante.

La entalla de la probeta está situada en el centro de la distancia entre los dos apoyos, en la cara opuesta a la del impacto y tiene una geometría específica. Teniendo en cuenta que la energía de rotura en la flexión por choque de ciertos materiales metálicos varía con la temperatura, los ensayos se deben realizar a una temperatura específica. En caso de que esta temperatura sea distinta a la temperatura ambiente, la probeta se debe enfriar hasta dicha temperatura bajo condiciones controladas.

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5. DESCRIPCIÓN

5.1. Equipos y materiales

▪ Péndulo Charpy - 300 julios COD: LABRM____

▪ Criostato de alcohol etílico COD: LABRM____

▪ Pinzas de centrado para probetas Charpy (con entalla en V) COD: LABRM____

▪ Calibre COD: LABRM____

5.2. Preparación

Se debe comprobar que los equipos que se van a utilizar se encuentren calibrados y en buenas condiciones.

5.3. Realización del ensayo

➢ A temperatura ambiente (23° ± 5°) C

1. Con el péndulo en reposo, situar el trinquete en 300 julios.

Figura 1.0: Trinquete en 300 J

A temperatura ambiente

23°C con ± 5°C

A temperatura distinta de temperatura

ambiente

(entre 0° y - 60°)C con ± 2°C

Trinquete

22

2. Levantar el péndulo hasta que el gatillo quede auto enclavado.

Figura 2.1: Péndulo enclavado

Figura 2.2: Péndulo

23

3. Colocar la escala de medida empujándolo hacia abajo hasta que hace tope.

Figura 2.3: Empujando escala medida

4. Empujar el testigo hacia abajo hasta que hace tope.

Figura 2.4: Empujando el testigo

24

En caso de que el testigo roce la escala de medida, girar la varilla hasta evitar dicho contacto.

Figura 2.5: Girar varilla

5. Mediante el uso de las pinzas de centrado, posicionar la probeta sobre los apoyos

contra los yunques de la máquina de ensayo y con la entalla en V hacia dentro.

Las pinzas de centrado permiten centrar la probeta de manera que el plano de simetría de la entalla no se separe más de 0,5 mm del plano mediatriz de los yunques.

Figura 2.6: Apoyos y yunques

25

6. Accionar el tirador de puesta en marcha. Se producirá la rotura de la probeta en la primera oscilación del péndulo.

Figura 2.7: Accionar el péndulo

7. Esperar a que el péndulo vuelva a la posición de reposo.

8. Medir en la escala de medida la energía absorbida por la probeta (en julios) en el

instante del impacto.

9. Anotar dicha energía absorbida en la hoja de datos.

➢ A temperatura distinta de temperatura ambiente (entre 0° y - 60° C con ± 2 °C)

El procedimiento es el mismo que para el caso de temperatura ambiente salvo que se deben incluir los siguientes pasos:

1. Introducir las probetas en el criostato a la temperatura de consigna deseada para conseguir el enfriamiento homogéneo de las mismas.

a) Colocar las probetas sobre la rejilla situada en el depósito.

b) Dicha rejilla debe estar situada como mínimo a 25 mm por encima del fondo del depósito, cubierta por al menos 25 mm de líquido y separada 10 mm como mínimo de los lados.

2. La temperatura del medio se debe mantener a la temperatura de consiga especificada

con una tolerancia de ±1° C durante 5 minutos como mínimo.

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3. Introducir las pinzas de centrado en el criostato utilizadas para la posterior transferencia de la probeta a la máquina de ensayo.

La parte de las pinzas que va a estar en contacto con la probeta durante la transferencia, debe permanecer durante el mismo tiempo y a la misma temperatura de consigna que aquella.

Figura 2. 8: Pinzas de centrado enfriando en el criostato

Informe del ensayo Una vez llevado a cabo el ensayo, el informe debe incluir la siguiente información:

a) Referencia a la Norma UNE-EN ISO 148-1:2017.

b) Identificación de la probeta (tipo de acero y número de colada).

c) Tipo de entalla.

d) Dimensiones de la probeta, si es de dimensiones reducidas.

e) Temperatura de acondicionamiento de la probeta.

f) Energía absorbida 𝐾𝑉2 ó 𝐾𝑉8.

g) Cualquier anomalía que haya podido afectar al ensayo.

Además, el ensayo puede incluir opcionalmente la siguiente información:

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a) Orientación de la probeta (véase la Norma 3785).

b) Energía nominal de la máquina de ensayo (en julios).

c) Expansión lateral (Anexo 1).

d) Aspecto de la rotura en cuanto al porcentaje de cizallamiento (Anexo 2).

e) Curva de energía absorbida/temperatura (Anexo 3).

f) Temperatura de transición y criterios utilizados (Anexo 3).

g) Número de probetas que no se rompieron completamente en el ensayo (Anexo 4).

h) Incertidumbre de medición.

A continuación se muestra el informe del ensayo donde se pueden recoger todos los datos anteriormente especificados.

28

ENSAYO

DE FLEXIÓN POR

CHOQUE CON PÉNDULO

CHARPY

FECHA

N/REF

NORMA UNE-EN ISO 148-1:2016

MUESTRA: TIPO ACERO: Nº COLADA:

TIPO ENTALLA:

PROBETA

ESTÁNDAR

DIMENSIONES REDUCIDAS:

Máquina: Criostato: Temperatura: °C

ENERGÍA NOMINAL: 300 J

DATOS RESULTADOS

MUESTRA Y

LOCALIZ. ENTALLA

MEDIDAS (mm)

SECCIÓN ÚTIL (cm²)

TEMP. (°C)

ENERGÍA ABSORBIDA

(KV) RESILIENCIA EXPANSION

LATERAL (mm)

AREA DUCTIL

(%)

J J/cm²

OBSERVACIONES:

INSPECCIÓN:

REALIZADO POR:

Tabla 2.1: Informe del ensayo

29

5.5. Pauta de ensayo

A temperatura ambiente (23° C con ± 5°C)

ENSAYO

DE FLEXIÓN POR CHOQUE CON PÉNDULO

CHARPY

Tipo Código:

Revisión: Fecha:

Página: Página 1 de 2

OBJETO ALCANCE

Describir cada una de las etapas del ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy.

Probeta estándar (55x10x10 mm).

Probeta dimensiones reducidas (a especificar).

REFERENCIAS DOCUMENTOS RELACIONADOS Norma UNE-EN ISO 148-1:2016 Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy. Parte 1: Método de ensayo.

Informe del ensayo.

Nº OPERACIÓN ESQUEMA DESCRIPCIÓN

0

Seguir las pautas de

seguridad del

LABRM

- -

1

Preparar las

probetas que vayan

a ser ensayadas

- -

2

Mecanizar la

probeta en la

brochadora

▪ Colocar la probeta y

ajustar la rueda para evitar

holguras.

▪ Quitar el seguro.

▪ Girar el volante para que la

brocha descienda y los

dientes vayan penetrando

cada vez más sobre la

probeta y así la entalla sea

más profunda.

PREPARADO POR:

REVISADO POR:

APROBADO POR:

REVISIÓN DESCRIPCIÓN REVISIÓN FECHA

REALIZACIÓN ENSAYO

A temperatura ambiente (23° ± 5°) C

30

ENSAYO DE FLEXIÓN POR

CHOQUE CON PÉNDULO CHARPY

Tipo

Código:

Revisión:

Fecha:


3

Extraer la probeta

de la brochadora

▪ Cuando la brocha ha

descendido toda su longitud,

la entalla ya se ha efectuado.

▪ Girar el volante en

sentido contrario para que la

brocha ascienda.

▪ Cuando alcance la

parte más alta, colocar el

seguro.

▪ Aflojar la ruleta.

▪ Extraer la probeta.

4

Limpiar la entalla

de la probeta con

un cepillo de púas

metálicas

▪ Pasar el cepillo

repetidas veces por la entalla

con el fin de eliminar posibles

rebabas o viruta.

5

Verificar las

dimensiones de la

entalla de la

probeta en el

estéreo

microscopio o en el

proyector de

perfiles

▪ Colocar la probeta

sobre la platina.

▪ Ajustar la lente de 10

aumentos para que se vea la

entalla de manera nítida en la

pantalla.

▪ Tomar las medidas de:

➢ Radio de curvatura en

la base de la entalla.

➢ Ángulo de la entalla.

➢ Altura bajo la entalla.

▪ Comprobar que se

encuentran dentro del rango

de tolerancias.

31



Tipo Código:

Revisión: Fecha:


6

Situar el trinquete en 300 julios

▪ Colocar el trinquete con

el péndulo en reposo.

7

Levantar el péndulo

▪ Levantar el péndulo

hasta que el gatillo queda

enclavado.

8

Colocar la escala de medida

▪ Empujar hacia abajo la

escala de medida hasta que

hace tope.

32



Tipo

Código:

Revisión:

Fecha:


9

Colocar el testigo

▪ Empujar hacia abajo el testigo hasta que hace tope.

10

Girar la varilla

▪ En caso de que el

testigo roce la escala de

medida, girar la varilla hasta

evitar dicho contacto.

11

Posicionar la probeta mediante las pinzas de centrado

▪ Con ayuda de las

pinzas de centrado colocar la

probeta sobre los apoyos,

contra los yunques de la

máquina de ensayo y con la

entalla en V hacia dentro.

▪ Comprobar que la

probeta apoya sin holgura

contra los yunques.

33



Tipo

Código:

Revisión:

Fecha:


12

Accionar el tirador de puesta en marcha

▪ Al tirar del accionador,

el péndulo comenzará a

oscilar.

▪ En la primera

oscilación se producirá la

rotura de la probeta.

13

Esperar a que el péndulo vuelva a la posición de reposo

14

Medir la energía absorbida en la escala de medida

▪ Medir en la escala de

medida la energía absorbida

(julios) en el instante del

impacto.

34

A temperatura distinta de temperatura ambiente (entre 0° y - 60°C con ± 2°C)

ENSAYO

DE FLEXIÓN POR CHOQUE CON PÉNDULO

CHARPY

Tipo Código:

Revisión: Fecha:


OBJETO ALCANCE

Describir cada una de las etapas del ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy.

Probeta estándar (55x10x10 mm).

Probeta dimensiones reducidas (a especificar).

REFERENCIAS DOCUMENTOS RELACIONADOS

Norma UNE-EN ISO 148-1:2016 Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy. Parte 1: Método de ensayo.

Informe del ensayo.

Nº OPERACIÓN ESQUEMA DESCRIPCIÓN

0

Seguir las pautas

de seguridad del

LABRM

- -

1

Preparar las

probetas que vayan

a ser ensayadas

- -

2

Mecanizar la

probeta en la

brochadora

▪ Colocar la probeta y

ajustar la rueda para evitar

holguras.

▪ Quitar el seguro.

▪ Girar el volante para

que la brocha descienda y los

dientes vayan penetrando

cada vez más sobre la

probeta y así la entalla sea

más profunda.

PREPARADO POR:

REVISADO POR:

APROBADO POR:

REVISIÓN DESCRIPCIÓN REVISIÓN FECHA

REALIZACIÓN ENSAYO

A temperatura distinta de temperatura ambiente (entre 0° y - 60° C con ± 2 °C)

35



Tipo

Código:

Revisión:

Fecha:


3

Extraer la probeta

de la brochadora

▪ Cuando la brocha ha

descendido toda su longitud,

la entalla ya se ha efectuado.

▪ Girar el volante en

sentido contrario para que la

brocha ascienda.

▪ Cuando alcance la

parte más alta, colocar el

seguro.

▪ Aflojar la ruleta.

▪ Extraer la probeta.

4

Limpiar la entalla

de la probeta con

un cepillo de púas

metálicas

▪ Pasar el cepillo

repetidas veces por la entalla

con el fin de eliminar posibles

rebabas o viruta.

5

Verificar las

dimensiones de

la entalla de la

probeta en el

estéreo

microscopio o en

el proyector de

perfiles.

▪ Colocar la probeta

sobre la platina.

▪ Ajustar la lente de 10

aumentos para que se vea la

entalla de manera nítida en la

pantalla.

▪ Tomar las medidas de:

➢ Radio de curvatura en

la base de la entalla.

➢ Ángulo de la entalla.

➢ Altura bajo la entalla.

▪ Comprobar que se

encuentran dentro del rango

de tolerancias.

6

Encender el

criostato y poner la

temperatura de

consiga deseada

▪ Asegurarse de que hay

alcohol etílico suficiente.

▪ Introducir las pinzas de

centrado y las probetas sobre

la rejilla contenida en una

recipiente teniendo en cuenta

las distancias especificadas

según la norma.

▪ Se deben mantener a

la temperatura establecida

durante mínimo 5 minutos.

36



Tipo Código:

Revisión: Fecha:


7

Situar el trinquete en 300 julios

▪ Colocar el trinquete con

el péndulo en reposo.

8

Levantar el péndulo

▪ Levantar el péndulo

hasta que el gatillo queda

enclavado.

9

Colocar la escala de medida

▪ Empujar hacia abajo la

escala de medida hasta que

hace tope.

37



Tipo

Código:

Revisión:

Fecha:


10

Colocar el testigo

▪ Empujar hacia abajo el testigo hasta que hace tope.

11

Girar la varilla

▪ En caso de que el

testigo roce la escala de

medida, girar la varilla hasta

evitar dicho contacto.

12

Transferir la probeta mediante las pinzas de centrado sin que transcurran más de 5 segundos.

▪ Sin extraer las pinzas

del alcohol etílico del

criostato, tener cogida una

probeta.

▪ Transferir la probeta

del criostato a la máquina de

ensayo sin que transcurran

más de 5 segundos.

▪ Colocar ésta sobre los

apoyos, contra los yunques de

la máquina de ensayo y con la

entalla en V hacia dentro.

▪ Comprobar que la

probeta apoya sin holgura

contra los yunques.

38



Tipo

Código:

Revisión:

Fecha:


13

Accionar el tirador de puesta en marcha en cuanto se transfiera la probeta a la máquina de ensayo

▪ Nada más transferir la

probeta del criostato a la

máquina de ensayo, tirar del

accionador.

▪ El péndulo comenzará

a oscilar.

▪ En la primera

oscilación se producirá la

rotura de la probeta.

14

Esperar a que el péndulo vuelva a la posición de reposo

15

Medir la energía absorbida en la escala de medida

▪ Medir en la escala de

medida la energía absorbida

(julios) en el instante del

impacto.

Tabla 2. 2: Pauta ensayo a temperatura distinta de temperatura ambiente

39

Incertidumbre de medición

Una vez llevado a cabo el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy junto con su

correspondiente informe, se calculará la incertidumbre combinada 𝑢(𝐾𝑉) y expandida 𝑈(𝐾𝑉)

asociada a la energía absorbida media, 𝐾𝑉, de un conjunto de probetas obtenidas de un material de ensayo.

La finalidad del análisis de la incertidumbre de medición es identificar las principales fuentes de incoherencia en los resultados medidos.

➢ Factores que contribuyen a la incertidumbre:

a) Error de precisión del instrumento (error sistemático) determinado por la verificación indirecta (𝐵𝑉).

b) Homogeneidad del material de ensayo y repetibilidad del instrumento (𝑥).

c) Temperatura de ensayo.

La medición de la energía absorbida media 𝐾𝑉 se determina de la siguiente forma:

𝐾𝑉 = 𝑥 − 𝐵𝑉 − 𝑇𝑥 (1)

donde

𝑥 es la energía absorbida media observada de n probetas.

𝐵𝑉 es el error de precisión del instrumento, deducido de la verificación indirecta.

𝑇𝑥 es el error de precisión debido a la temperatura.

Incertidumbre ensayo de flexión por

choque con péndulo Charpy

1º

Incertidumbre combinada

2º

Incertidumbre expandida

𝑢(𝐾𝑉) 𝑈(𝐾𝑉)

❖ Tabla resumen

del resultado

❖ 𝑢(𝑥)

❖ 𝑢𝑉

❖ 𝑢(𝑟)

❖ 𝑘 = 𝑡95(𝜈 𝐾𝑉)

❖ 𝑢(𝐾𝑉)

40

Factores Incertidumbre

Energía absorbida media 𝑥 𝑢(𝑥)

Error precisión instrumento 𝐵𝑉 𝑢(𝐵𝑉)

Resultado verificación indirecta 𝑢𝑉

Temperatura ensayo 𝑢𝑇

Tabla 2. 3: Factores e incertidumbres

1. Incertidumbre combinada 𝒖(𝑲𝑽)

Para calcular la incertidumbre combinada tipo de 𝐾𝑉, 𝑢(𝐾𝑉), se deben combinar dichos

factores de la siguiente forma:

𝑢(𝐾𝑉) = √𝑢²(𝑥) + 𝑢𝑉2 + 𝑢2(𝑟) (2)

donde

𝑢(𝑥) es la incertidumbre tipo de 𝑥 (Julios).

𝑢𝑉 es la incertidumbre tipo del resultado de la verificación indirecta (Julios).

𝑢(𝑟) es la incertidumbre de la resolución de la máquina.

a) Incertidumbre de 𝒙, 𝒖(𝒙):

𝑢(𝑥) = 𝑠𝑋

√𝑛 (3)

donde 𝑠𝑋 es la desviación típica de los valores obtenidos sobre las n probetas. La desviación típica 𝑠𝑋 es originada por dos factores:

▪ Repetibilidad de la máquina. ▪ Heterogeneidad del material de una probeta respecto a otra.

b) Incertidumbre combinada del resultado de la verificación indirecta, 𝒖𝑽: Se determina a partir del error de precisión de la máquina 𝐵𝑉 y su incertidumbre típica, 𝑢(𝐵𝑉):

𝑢𝑉 = √𝐵𝑉² + 𝑢2(𝐵𝑉) (4)

1. Error de precisión o sistemático de la máquina (𝑩𝑽):

41

𝐵𝑉 = 𝐾𝑉𝑉 − 𝐾𝑉𝑅 (5)

donde

𝐾𝑉𝑉 es el valor medio de las probetas de referencia rotas durante la

verificación indirecta.

𝐾𝑉𝑅 es el valor de 𝐾𝑉 certificado de las probetas de referencia (se obtiene

del certificado de las probetas de referencia).

De manera general, el error sistemático 𝐵𝑉 se debería corregir. Dado que es difícil obtener un valor que sea perfectamente estable durante el período comprendido entre dos verificaciones indirectas, dicho valor del error sistemático medido se considera una contribución a la incertidumbre.

2. Incertidumbre del valor del error sistemático, 𝒖(𝑩𝑽):

Se determina a partir de las incertidumbres típicas combinadas de los dos términos de la fórmula (4):

𝑢(𝐵𝑉) = √𝑢(𝐾𝑉𝑉)2 + 𝑢²𝑅𝑀 (6)

donde

𝑢(𝐾𝑉𝑉) es la incertidumbre asociada a 𝐾𝑉𝑉.

𝑢𝑅𝑀 es la incertidumbre típica del valor de referencia certificado 𝐾𝑉𝑅 (se

determina a partir del certificado de las probetas de referencia).

▪ Incertidumbre asociada a 𝐾𝑉𝑉, 𝑢(𝐾𝑉𝑉):

𝑢(𝐾𝑉𝑉) = 𝑠𝑉

√𝑛𝑉 (7)

donde

𝑠𝑉 es la desviación típica de los resultados de las 𝑛𝑉 probetas de referencia.

▪ Incertidumbre típica del valor de referencia certificado 𝐾𝑉𝑅, 𝑢𝑅𝑀:

𝑢𝑅𝑀(𝐾𝑉𝑅) = 𝑈𝑅𝑀

𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 (8)

donde 𝑈𝑅𝑀 es la incertidumbre ampliada que figura en el certificado

de las probetas de referencia.

𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 aparece también en el certificado de las probetas de referencia.

42

La incertidumbre del valor del error sistemático 𝑢(𝐵𝑉) se calcula finalmente como:

𝑢(𝐵𝑉) = √(𝑠𝑉

√𝑛𝑉)

2

+ 𝑢²𝑅𝑀 (9)

c) Incertidumbre de la resolución de la máquina, 𝒖(𝒓):

En la mayoría de los casos, el efecto de la resolución de la máquina es despreciable en comparación con otros factores que contribuyen a la incertidumbre.

Únicamente existen dos excepciones:

▪ Cuando la resolución de la máquina es alta. ▪ Cuando la energía medida es baja.

En estos casos, dicha incertidumbre se calcula como sigue:

𝑢(𝑟) = 𝑟

√3 (10)

Dado que el valor de los grados de libertad de 𝑢(𝑟) es ∞, la resolución del instrumento

no contribuye a los grados de libertad efectivos de 𝑢(𝐾𝑉), 𝜈 𝐾𝑉, que se verá a

continuación.

2. Incertidumbre expandida, 𝐔(𝐊𝐕)

Para determinar la incertidumbre requerida del ensayo de flexión por choque con péndulo

Charpy se debe calcular también la incertidumbre ampliada 𝑈(𝐾𝑉):

𝑈(𝐾𝑉) = 𝑘 ∗ 𝑢(𝐾𝑉) = 𝑡95(𝜈 𝐾𝑉) ∗ 𝑢(𝐾𝑉)

(11)

donde

𝑘 es el factor de ampliación, que corresponde a un nivel de confianza de aproximadamente el 95%. Se obtiene de la tabla 2.6 y se conoce como

𝑡95(𝜈 𝐾𝑉).

𝜈 𝐾𝑉 son los grados de libertad efectivos de 𝑢(𝐾𝑉).

𝑢(𝐾𝑉) es la incertidumbre combinada tipo de 𝐾𝑉 (Julios).

▪ Cálculo de 𝒌 (𝒕𝟗𝟓(𝝂 𝑲𝑽)):

Para determinar el factor de ampliación 𝑘 (𝑡95(𝜈 𝐾𝑉)) es necesario calcular los grados de

libertad efectivos de 𝑢(𝐾𝑉), 𝜈 𝐾𝑉 :

𝜈 𝐾𝑉 = 𝑢4 𝑢(𝐾𝑉)

𝑢4(𝑥)

𝜈𝑋

+ 𝑢𝑉

4

𝜈𝑉

(12)

43

donde

𝜈𝑋 es el número de grados de libertad de 𝑢(𝑥).

𝜈𝑉 es el número de grados de libertad de 𝑢𝑉 .

Incertidumbre tipo Grados de libertad

Designación Cálculo

𝑢(𝑥) 𝜈𝑋 𝑛 − 1

𝑢𝑉 𝜈𝑉

𝑢𝑉4

𝑢4(𝐾𝑉𝑉)

𝜈𝐵+

𝑢𝑅𝑀4

𝜈𝑅𝑀+

𝐵𝑉4

𝜈𝐵

𝑢(𝐵𝑉) 𝜈𝐵 𝑛𝑉 − 1

𝑢𝑅𝑀 𝜈𝑅𝑀

Certificado de los materiales de

referencia

𝑢(𝑟) 𝜈𝑟 ∞

𝑢(𝐾𝑉) 𝜈 𝐾𝑉

𝑢4 𝑢(𝐾𝑉)

𝑢4(𝑥)

𝜈𝑋

+𝑢𝑉

4

𝜈𝑉

Tabla 2.4: Cuadro esquema incertidumbre, designación y cálculo

Una vez calculado el número de grados de libertad 𝜈 𝐾𝑉, se determina el valor del factor

de ampliación 𝑘 (𝑡95(𝜈 𝐾𝑉)) entrando con el primer valor (𝜈 𝐾𝑉) en la siguiente tabla:

44

Grados de libertad 𝝂 𝑲𝑽 𝒕𝟗𝟓(𝝂 𝑲𝑽) con nivel confianza del

95%

1 12,71

2 4,30

3 3,18

4 2,78

5 2,57

6 2,45

7 2,36

8 2,31

9 2,26

10 2,23

11 2,20

12 2,18

13 2,16

14 2,14

15 2,13

16 2,12

17 2,11

18 2,10

19 2,09

20 2,09

25 2,06

30 2,04

35 2,03

40 2,02

45 2,01

50 2,01

100 1,98

∞ 1,96

Tabla 2.5: Grados de libertad según t-student

En los ensayos Charpy, el número de probetas está limitado la mayor parte de las veces a 3. Debido a que la heterogeneidad de las probetas conduce a menudo a un valor

importante de 𝑢(𝑥), el número de grados de libertad efectivos no es suficientemente

elevado para aplicar un factor de ampliación de 𝑘 igual a 2.

45

3. Informe de resultados de incertidumbre

Resultados de ensayo

𝐾𝑉, Probeta 1 J



Media de 𝐾𝑉, 𝑥 J

Desviación típica de 𝑛 = 3 valores de 𝐾𝑉, 𝑠𝑋

Incertidumbre tupo de la media observada de 𝐾𝑉,

𝑢(𝑥), calculada según la fórmula (3) J

Tabla 2. 6: Informe resultados: energía absorbida e incertidumbre

Resultados brutos ensayos Resultados verificación indirecta J

𝑢(𝑥) J 𝑢𝑉 J

Grados libertad, 𝜈𝑋 , para

ensayos sobre 𝑛 = 3 probetas, calculados como

𝑛 −1

2

Grados libertad de verificación indirecta, 𝜈𝑉,

tomados del certificado de calibración

Incertidumbre tipo combinada, 𝑢(𝐾𝑉), obtenida mediante la fórmula (2) J

Grados libertad efectivos de 𝑢(𝐾𝑉), 𝜈𝐾𝑉, obtenidos mediante la fórmula (12) q

Factor t que corresponde a un valor de 𝜈𝐾𝑉 de q y a un nivel de confianza

Anotación de energía

absorbidaMedia de KV Incertidumbre

Resultados brutos ensayo

+

Resultados verficiación

indirecta

Incertidumbre tipo

combinada

Grados libertad

efectivos

Factor ampliación

Incertidumbre ampliada

𝐾𝑉

𝑢(𝑥) 𝑥

1 º paso

𝑢(𝐾𝑉) 𝜈𝐾𝑉 𝑡95(𝜈 𝐾𝑉) 𝑈(𝐾𝑉)

2 º paso

46

del 95%, 𝑡95(𝜈 𝐾𝑉)

Incertidumbre ampliada 𝑈(𝐾𝑉) J

Tabla 2. 7: Informe resultados verificación indirecta

En la verificación indirecta se utilizan probetas de referencia de diferentes niveles de

energía. Para determinar la incertidumbre ampliada requerida, 𝑈(𝐾𝑉), es necesario saber a

priori el nivel de energía de dicha probeta con la que se que va a llevar a cabo el ensayo de la verificación indirecta.

Tabla 2. 8: Tabla resumen del resultado

Tabla resumen del resultado

n

-

𝒔𝑿

J

𝑲𝑽

J

𝝂𝑲𝑽

-

𝒕𝟗𝟓(𝝂 𝑲𝑽)

-

𝑼(𝑲𝑽)

J

3

48

3. MANUAL DE USO DEL PÉNDULO CHARPY

El péndulo Charpy es una máquina de ensayo que consta principalmente de un péndulo, en este caso, de 300 julios. Se utiliza en ensayos de flexión por choque para determinar la tenacidad de un material metálico.

El presente manual tiene como objetivo describir cómo se debe proceder para realizar correctamente un ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy, tanto a temperatura ambiente (23° ± 5°) C como a temperatura distinta de la temperatura ambiente (entre 0° y -60 °C con una tolerancia de ± 2° C).

La máquina a estudiar aparece en las fotos que se muestran a continuación:

MANUAL USO

PÉNDULO CHARPY

Temp. AMBIENTE

(23° ± 5°) C

Temp. distinta de

temp. ambiente

entre

(0° y - 60°) C

± 2°C

49

Los pasos a seguir para la utilización del péndulo Charpy son:

▪ A temperatura ambiente (23° ± 5°) C:

1. Colocación del trinquete en 300 julios.

2. Colocación del péndulo:

a) Levantar el péndulo hasta escuchar un sonido que indica el enclavamiento del gatillo.

En esta posición el péndulo se mantendrá fijo hasta que no se accione el tirador de puesta en marcha y dé comienzo la oscilación.

Gatillo

Trinquete

50

3. Colocación de la escala de medida y del testigo:

a) Empujar la escala de medida hacia abajo hasta asegurarse que hace tope.

Escala de medida

51

b) Empujar el testigo hacia abajo del mismo modo que antes hasta asegurarse que hace tope.

Se debe comprobar que dicho testigo no roce la escala de medida. En ese caso, girar la varilla hasta evitar el contacto entre ambos.

Testigo

52

4. Disparo en vacío:

Antes de realizar un ensayo con el péndulo Charpy, es importante llevar a cabo esta etapa con el fin de asegurarse de que no existen errores de partida.

Los pasos a seguir son:

a) Accionar el tirador de puesta en marcha.

b) El péndulo comenzará a oscilar.

c) Una vez en reposo, leer en la escala de medida la energía absorbida.

d) Dado que se trata de un disparo en vacío, verificar que marca 0 julios y comprobar

por lo tanto que no existen errores de partida.

53

5. Volver a levantar el péndulo y colocarlo de la misma manera que en la etapa inicial.

Es importante destacar que el péndulo no se encuentra sujeto hasta que no se escuche el sonido de enclavamiento del gatillo que es quien lo mantendrá fijo.

6. Mediante el uso de las pinzas de centrado, colocar la probeta con la entalla en V hacia

dentro sobre los apoyos y contra los yunques de la máquina de ensayo.

Yunques

Apoyos

54

7. Accionar el tirador de puesta en marcha que dará lugar a la rotura de la probeta en la primera oscilación del péndulo.

8. Medición de la energía absorbida por el péndulo:

a) Esperar que el péndulo vuelva a la posición de reposo.

Péndulo

55

b) Medir en la escala de medida la energía absorbida por la probeta en el instante del impacto. Como resultado del ensayo se obtiene una medida de la tenacidad del metal ensayado, en este caso, de 31 julios.

▪ A temperatura distinta de temperatura ambiente (entre 0° y - 60° C con ± 2° C):

1. Acondicionamiento de la probeta (enfriamiento):

a) Introducir en el criostato tanto la probeta como las pinzas de centrado a la temperatura especificada durante mínimo 5 minutos utilizando un medio líquido (alcohol).

b) La probeta a ensayar junto con las pinzas de centrado se deben colocar sobre una

rejilla contenida en un recipiente y situada como mínimo a las siguientes distancias:

▪ A 25 mm por encima del fondo del recipiente.

▪ Cubierta por al menos 25 mm de líquido.

▪ Separada 10 mm como mínimo de los lados del recipiente.

56

2. Transferencia de la probeta:

a) Con ayuda de las pinzas de centrado, coger la probeta situada sobre la rejilla del criostato y transferirla a la máquina de ensayo.

b) No deben transcurrir más de 5 segundos desde el instante en que la probeta se saca del medio de enfriamiento hasta que es golpeada por el percutor.

3. Accionar el tirador de puesta en marcha que dará lugar a la rotura de la probeta en la

primera oscilación del péndulo.

58

4. MANUAL DE USO DEL CRIOSTATO

Se trata de un equipo de refrigeración diseñado para enfriar probetas con entalla en V antes de realizar el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy. Se utiliza alcohol etílico 100 Vol. en un rango de temperaturas entre 0° y -60° C.

El presente manual tiene como objeto describir el procedimiento a seguir para un correcto funcionamiento de la máquina y conseguir un enfriamiento homogéneo de las probetas.

El equipo a estudiar se muestra en la foto que aparece a continuación:

Figura 4. 1: Criostato, panel de control y alcohol etílico 100 Vol.

Cada uno de los pasos a seguir para llevar a cabo el enfriamiento de las probetas en dicha máquina son:

1. Encendido de la máquina:

Criostato

Unidad de control

Alcohol etílico

59

a) Situar el interruptor general en la posición de encendido.

Figura 4. 2: Interruptor general en posición encendido

b) Encender el interruptor de la unidad de control del criostato.

Figura 4. 3: Encender interruptor

2. Verificar que existe alcohol etílico:

a) Levantar la tapa.

b) Comprobar que el nivel llega a un determinado valor, suficiente para que cubra las probetas de su interior.

3. Ajustar la temperatura del criostato (𝑇𝑆𝑒𝑡𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡) a la temperatura de consigna, la deseada

para conseguir un enfriamiento homogéneo de las probetas:

60

a) En la pantalla de control, pulsar el comando central para ajustar la 𝑇𝑆𝑒𝑡𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡.

b) Girar la ruleta de la derecha hasta seleccionar la temperatura de consigna deseada. Aparecerá la siguiente pantalla:

▪ Valor actual: Temperatura a la que se encuentra el criostato (- 40° C).

61

▪ Nuevo Setpoint: Nueva temperatura de consigna a la que se desea que se enfríen las probetas (- 39.9° C).

c) Pulsar ENTER presionando el botón azul que se encuentra sobre la ruleta.

62

d) Pulsar OK mediante el comando central.

e) Finalmente, con la nueva temperatura de consigna seleccionada (-39.9° C) pulsar el comando de la derecha (START) para iniciar el enfriamiento homogéneo de las probetas.

63

➢ En caso de que el criostato vaya a permanecer parado sin funcionar durante un tiempo:

1. Abrir la llave que se encuentra en un lateral.

Figura 4. 4: Apertura llave vaciado

2. Desenroscar el tapón hasta quitarlo con el fin de que se vacíe el alcohol

etílico del interior del criostato.

Figura 4. 5: Retirar tapón para vaciado

Tapón de vaciado

Llave de vaciado

64

➢ Renovación del alcohol etílico:

Dado que el alcohol etílico se evapora al cabo de un cierto tiempo, es necesario comprobar cuál es el nivel de líquido que hay en el interior del criostato con el fin de que las probetas permanezcan cubiertas en todo momento.

66

5. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN DE PROBETAS

1. OBJETO

Describir los medios, método de ensayo y pasos a seguir para la realización de entallas en V mediante una brochadora según las dimensiones establecidas en la norma ISO.

2. ALCANCE

Este procedimiento es de aplicación a los procesos de ejecución de entallas en V en probetas estándar para ensayos Charpy por medio de una brochadora, llevados a cabo por el LABRM.

3. REFERENCIAS

3.1. Documentos utilizados en la elaboración del procedimiento de ejecución



Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy

Parte 1: Método de ensayo


▪ Manual de uso de la brochadora.

4. GENERAL

El presente documento describe los instrumentos utilizados, pasos a seguir y medidas necesarias para realizar entallas en V en probetas de dimensiones normalizadas para ensayos Charpy. El principio fundamental de la ejecución de probetas estándar consiste en penetrar longitudinalmente sobre éstas una brochadora cuyos dientes son cada vez de mayor tamaño a medida que avanza la penetración.

La probeta se debe colocar de manera adecuada sobre la superficie horizontal plana de la brochadora de manera que el plano de simetría de la entalla quede perpendicular al eje longitudinal de la probeta. La entalla en V debe tener un ángulo entrante de 45°, una profundidad de 2 mm y un radio en el fondo de la entalla de 0,25 mm, cada una de estas medidas con sus respectivas tolerancias. Es importante que la entalla se lleve a cabo cuidadosamente de manera que la zona redondeada del fondo de la entalla esté exenta de marcas de mecanizado pues puede afectar a la energía absorbida.

67

5. DESCRIPCION


▪ Brochadora COD: LABRM____

▪ Cepillo de púas metálicas COD: LABRM____

5.2. Preparación



1. Seleccionar una muestra de acuerdo con lo especificado por la norma, una probeta estándar de longitud 55 mm y de sección transversal cuadrada de 10 mm de lado.

2. Colocar la probeta en la superficie horizontal plana de la brochadora de manera que se cumplan las especificaciones según la norma: ▪ El plano de simetría de la entalla debe quedar perpendicular al eje longitudinal

de la probeta.

3. Apretar el tope en sentido horario para que la probeta quede ajustada en el hueco de

la brochadora. De esta forma se evitará cualquier tipo de holgura que empeorará la calidad resultante de la entalla en V.

Figura 5. 1: Ajustar probeta contra brochadora

68

4. Retirar el seguro de la máquina herramienta situado en el lateral izquierdo.

Figura 5. 2: Retirar el seguro tirando de él hacia fuera

5. Girar el volante lentamente en sentido anti horario de manera que, según baja la

cremallera, los dientes van penetrando en la probeta llevando a cabo la entalla en V. A medida que la cremallera avanza, la penetración es mayor y como consecuencia la profundidad de la entalla.

Figura 5. 3: Ejecutar la entalla en V girando el volante

6. Una vez que la brochadora ha recorrido toda su longitud y se encuentra abajo, la

entalla ha sido ejecutada.

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7. Extraer la probeta:

a) Girar el volante en sentido horario.

b) La brocha subirá.

c) Cuando haya recorrido toda su longitud y se encuentre arriba, volver a colocar el seguro.

d) Aflojar el tope para poder extraer la probeta.

8. Pasar un cepillo de púas metálicas por la entalla en V ejecutada para eliminar

cualquier tipo de viruta y rebaba que se haya podido formar.

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6. MANUAL DE USO DE LA BROCHADORA

La brochadora es una máquina herramienta diseñada para mecanizar ranuras mediante herramientas de corte multifilo o brochas.

El principio de funcionamiento consiste en un avance progresivo de los dientes en el que, cada uno de éstos se va llevando cada vez más material.

El presente manual tiene como objetivo describir cómo se debe proceder para llevar a cabo la ejecución de entallas en V de probetas a ensayar. La máquina a estudiar se muestra en la foto que aparece a continuación:

Figura 6. 1: Brochadora (izq) y brocha (dcha)

Los pasos a seguir para llevar a cabo el mecanizado de las probetas en dicha máquina son:

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1. Colocar la probeta en la superficie horizontal, plana frente a la brocha.

2. Apretar el tope en sentido horario para que la probeta se ajuste adecuadamente al hueco y no exista ningún tipo de holgura.

Cuanto mayor sea el ajuste probeta - brocha, más definida quedará la entalla.

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3. Retirar el seguro de la brochadora situado en el lateral izquierdo de la máquina.

4. Ejecución de la entalla:

a) Girar el volante del lateral derecho en sentido anti horario.

b) La brocha comienza a bajar. En cada avance, cada uno de los dientes penetra cada vez más en la probeta, de manera que la profundidad de la entalla es cada vez mayor quedando también más definida.

c) Cuando la brocha baja toda su longitud, la entalla ya se ha ejecutado.

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Figura 6. 2: Entalla en V ejecutada

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5. Extracción de la probeta:

a) Girar el volante del lateral derecho en sentido horario.

b) Esperar a que la brocha suba toda su longitud.

c) Volver a echar el seguro situado en uno de los laterales de la máquina.

d) Aflojar el tope girándolo en sentido anti horario.

e) Extraer la probeta con la entalla en V.

➢ Una vez ejecutada la entalla en la probeta, es necesario pasar un cepillo de púas metálicas sobre ésta para eliminar cualquier tipo de rebaba y viruta que pueda haberse formado.

77

7. PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN DE PROBETAS

1. OBJETO

Describir los medios, método de ensayo y pasos a seguir para verificar la geometría de probetas estándar con entalla en V utilizadas en ensayos de flexión por choque con péndulo Charpy.

2. ALCANCE

Este procedimiento es de aplicación a los procesos de verificación de probetas estándar con entalla en V antes de llevar a cabo el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy en el LABRM. Dicho proceso se puede llevar a cabo mediante un estéreo-microscopio o un proyector de perfiles junto con una plantilla.

3. REFERENCIAS

3.1. Documentos utilizados en la elaboración del procedimiento de verificación




Parte 1: Método de ensayo


▪ Manual de uso del estéreo-microscopio

▪ Manual de uso del proyector de perfiles

▪ Plantilla de perfiles

▪ Hoja de toma de datos

4. GENERAL

El presente documento describe los instrumentos utilizados, pasos a seguir y medidas necesarias para realizar el procedimiento de verificación de probetas estándar antes de llevar a cabo el ensayo de flexión por choque. El principio del método mediante un estéreo microscopio se basa en medir cada una de las dimensiones normalizadas especificadas en la norma y verificar que se encuentran dentro del rango de tolerancias.

Por otro lado, el principio del método a partir de un microscopio de proyección de perfiles y una plantilla, consiste en proyectar el perfil de la entalla y comprobar que se encuentra dentro de los límites inferior y superior de la plantilla.

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5. DESCRIPCION


▪ Estéreo-microscopio COD: LABRM____

▪ Proyector de perfiles COD: LABRM____

▪ Plantilla de perfiles COD: LABRM____

5.2. Preparación



Figura 7. 1: Esquema resumen verificación probetas

PROCEDIMIENTOVERIFICACIÓN PROBETAS

ESTÉREO MICROSCOPIO

PROYECTOR/ PLANTILLA

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➢ Mediante estéreo microscopio

1. Encender los transformadores de las bombillas, estéreo microscopio y panel de control. 2. Posicionar la probeta estándar sobre la platina del estéreo microscopio.

3. Ajustar la lente de 10 aumentos hasta que se observe la entalla en V de manera nítida en la pantalla.

4. Mediante el panel de control del estéreo-microscopio, tomar una a una las siguientes medidas:

▪ Ángulo de la entalla (1)

▪ Altura de la probeta bajo la entalla (2)

▪ Radio de curvatura en la base de la entalla (3)

▪ Distancia del plano de simetría de la entalla respecto a los extremos de la probeta (4)

▪ Longitud, ancho y altura de la probeta, de tal manera que se compruebe que se trata de una probeta de dimensiones estándar.

Figura 7. 2: Geometría de la entalla

5. Anotar en la hoja de datos cada una de las medidas obtenidas.

6. Verificar la geometría de las probetas según lo especificado en la norma:

a) Teniendo en cuenta las dimensiones obtenidas mediante el estéreo microscopio, compararlas con las dimensiones nominales y sus respectivas tolerancias recogidas en la tabla que se muestra a continuación proporcionada por la norma:

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Designación Símbolo y número

Probeta con entalla en V

Dimensión nominal

Tolerancia de mecanizado

Clase de

tolerancia Ángulo de la entalla 1 45° ± 2° -

Altura bajo la entalla (altura de la probeta menos la profundidad de la entalla)

2 8 mm ± 0,075 mm js12

Radio de curvatura en la base de la entalla

3 0,25 mm ± 0,025 mm -

Distancia del plano de simetría de la entalla respecto a los extremos de la probeta

4 27,5 mm ± 0,42 mm js15

Longitud 𝑙 55 mm ± 0,60 mm js15

Altura ℎ 10 mm ± 0,075 mm js12

Anchura 𝑤 10 mm ± 0,11 mm js13

Tabla 7. 1: Dimensiones probeta y respectivas tolerancias

b) En caso de que las medidas se encuentren dentro del rango de tolerancias, se puede afirmar que las probetas son aceptables para llevar a cabo el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy.

c) En caso contrario, las probetas no se consideran aceptables para realizar el ensayo por lo que deben ser desechadas.

➢ Mediante proyector de perfiles y plantilla

1. Encender el proyector de perfiles.

2. Posicionar la probeta sobre la platina y ajustar la entalla en V para que se observe lo más nítido posible en la pantalla.

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Figura 7. 3: Perfil de la entalla en V en proyector de perfiles

3. Ajustar la plantilla sobre el perfil de la entalla en V proyectado en la pantalla negra.

Figura 7. 4: Perfil de la entalla en V impresa en la plantilla mediante AutoCAD

4. El perfil de la entalla en V de la probeta estándar de la que se está llevando a cabo el proceso de verificación, debe quedar dentro de los límites de la plantilla. En ese caso se puede afirmar que la probeta es aceptable.

5. En caso de quedar fuera de dichos límites, la probeta no puede ser aceptada para llevar a cabo el ensayo por lo que tiene que ser desechada.

82

5.4. Informe del procedimiento de verificación

A continuación se muestran las hojas de los informes de cada uno de los procedimientos de verificación anteriores.

Figura 7. 5: Esquema de los distintos informes

INFORME VERIFICACIÓN

PROBETAS

INFORME

estéreo microscopio

INFORME

proyector / plantilla

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➢ Mediante estéreo microscopio

VERIFICACIÓN PROBETAS ESTÉREO MICROSCOPIO

FECHA


MÁQUINA:

LENTE ( Nº aumentos):

PROBETA

ESTÁNDAR DIMENSIONES REDUCIDAS Anchura (𝒘): mm

DATOS RESULTADOS

IDENTIFICACIÓN DIMENSIÓN NOMINAL TOLERANCIA MEDIDO VALIDO

Longitud 𝒍 55 mm ± 0,60mm SI NO Altura 𝒉 10 mm ± 0,075 mm SI NO Anchura 𝒘 10 mm ±0,11 mm SI NO Ángulo entalla

𝟏 45 ° ± 2° SI NO

Altura bajo entalla

𝟐 8 mm ±0,075 mm SI NO

Radio base entalla

𝟑 0,25 mm ±0,025 mm SI NO

Semi longitud

𝟒 27,5 mm ± 0,42 mm SI NO

OBSERVACIONES:

REALIZADO POR:

Tabla 7. 2: Informe de la verificación de probetas mediante estéreo microscopio

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➢ Mediante proyector de perfiles y plantilla

VERIFICACIÓN PROBETAS PROYECTOR / PLANTILLA

FECHA


MÁQUINA:

LENTE ( Nº aumentos):

PROBETA

ESTÁNDAR DIMENSIONES REDUCIDAS Anchura (𝒘): mm

DATOS RESULTADOS

IDENTIFICACIÓN DIMENSION NOMINAL TOLERANCIA MEDIDO EN PLANTILLA

CALIBRE DENTRO LÍMITES

Longitud 𝒍 55 mm ± 0,60mm SI NO Altura 𝒉 10 mm ± 0,075 mm SI NO Anchura 𝒘 10 mm ±0,11 mm SI NO Ángulo entalla

𝟏 45 ° ± 2° SI NO

Altura bajo entalla

𝟐 8 mm ±0,075 mm SI NO

Radio base entalla

𝟑 0,25 mm ±0,025 mm SI NO

Semi longitud

𝟒 27,5 mm ± 0,42 mm SI NO

OBSERVACIONES:

Tabla 7. 3: Informe de la verificación de probetas con proyector de perfiles

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8. MANUAL DE USO DEL ESTÉREO-MICROSCOPIO Un estéreo-microscopio o microscopio de disección es utilizado cuando se desean obtener imágenes en tres dimensiones.

El presente manual tiene como objeto describir cada uno de los pasos a seguir para llevar a cabo el procedimiento de verificación de probetas con entalla en V que se verá más adelante. La máquina a estudiar se muestra en la foto que aparece a continuación:

Figura 8. 1: Estéreo microscopio

Los pasos a seguir para realizar el procedimiento de verificación en esta máquina son:

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1. Colocar a rosca la lente adecuada, en este caso de 10 aumentos.

Figura 8. 2: Lente de 10 aumentos

2. Colocar a rosca el objetivo.

Figura 8. 3: Cabezal

88

3. Encender los transformadores de las bombillas.

4. Encender el estéreo - microscopio.

5. Encender la pantalla del panel de control:

a) Encender el interruptor general.

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b) Esperar unos segundos a que se cargue.

c) Pulsar el botón rojo de ON/OF.

6. Los pasos a seguir para tomar las siguientes medidas se indican a continuación:

▪ Medición de un ángulo:

1. Posicionar la probeta sobre la platina de manera que la entalla quede bajo la luz de la lente.

2. Ajustar la entalla en la pantalla mediante los cabezales micrométricos en el plano X, Y.

3. Pulsar el comando de la izquierda Line.

4. Desplazar la cruz del instrumento de medición a uno de los lados de la V de la entalla.

5. Pulsar ENTER.

6. Desplazar la cruz del instrumento de medición a otro punto del mismo lado de la V.

7. Pulsar ENTER

8. Pulsar FINISH.

9. La recta No. 1 ha quedado registrado.

10. Volver a repetir los pasos 3 a 8 con la otra recta de la V.

11. Pulsar el comando Angle.

12. Seleccionar las dos rectas anteriormente registradas con las flechas arriba/abajo y pulsando ENTER.

13. Pulsar FINISH.

90

14. Se obtiene el ángulo que forman las dos rectas definidas por los puntos anteriormente seleccionados.

▪ Medición del radio de una circunferencia a partir de tres puntos:

1. Posicionar la probeta sobre la platina de manera que la entalla en V quede bajo la

luz de la lente.

2. Ajustar la entalla de la probeta en la pantalla del estéreo microscopio mediante las ruedas que se mueven en el plano X, Y.

3. Pulsar el comando de la izquierda Point.

4. Desplazar la cruz del instrumento de medición a un punto del borde de la entalla.

5. Pulsar ENTER.

6. Pulsar FINISH.

7. El punto No. 1 ha quedado registrado.

8. Volver a posicionar la cruz del instrumento de medición a un punto distinto pero próximo al anterior.

9. Pulsar ENTER, FINISH y el punto No. 2 ha quedado registrado.

10. Repetir los pasos anteriores para registrar un punto distinto No. 3.

11. Pulsar el comando circle.

12. Seleccionar cada uno de los tres puntos anteriormente registrados con las flechas arriba/abajo y pulsando ENTER.

13. Pulsar FINISH.

14. Se obtiene el diámetro del círculo determinado por los tres puntos anteriormente seleccionados.

91

▪ Medición de una distancia:

1. Posicionar la probeta sobre la platina de manera que la entalla en V quede bajo la

luz de la lente.

2. Ajustar la entalla de la probeta en la pantalla del estéreo microscopio mediante las ruedas que se mueven en el plano X, Y.

3. Pulsar el comando de la izquierda Point.

4. Desplazar la cruz del instrumento de medición a un punto del borde de la entalla.

5. Pulsar ENTER.

6. Pulsar FINISH.

7. El punto No. 1 ha quedado registrado.

8. Volver a posicionar la cruz del instrumento de medición a un punto distinto.

9. Pulsar ENTER, FINISH y el punto No. 2 ha quedado registrado.

10. Pulsar el comando distance.

11. Seleccionar cada uno de los dos puntos anteriormente registrados con las flechas arriba/abajo y pulsando ENTER.

12. Pulsar FINISH.

13. Se obtiene la distancia entre los dos puntos anteriormente seleccionados.

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9. MANUAL DE USO DEL PROYECTOR DE PERFILES

Un proyector de perfiles es una herramienta de medición óptica diseñada para medir dimensiones y formas por amplificación óptica, en este caso de 50 aumentos.

El presente manual tiene como objetivo describir cómo se debe proceder para realizar el procedimiento de verificación de probetas con dicho instrumento. La máquina a estudiar se muestra en la foto que aparece a continuación:

Figura 9. 1: Proyector de perfiles

Los pasos a seguir para llevar a cabo la verificación de la geometría de las probetas son:

1. Encender el proyector:

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a) Encender el interruptor general.

b) Mediante el siguiente panel de control:

▪ Ajustar el brillo adecuado con la rueda de la izquierda.

▪ Seleccionar con la rueda de la derecha si se desea ver la superficie (surface) o el contorno (contour) a través de la pantalla.

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2. Posicionar la probeta sobre la platina y ajustar la entalla en V bajo la lente

correspondiente (en este caso de 50 aumentos).

3. Ajustar la altura de la platina con la rueda negra para que la entalla en V se observe lo

más nítido posible en la pantalla del proyector.

96

4. Finalmente, la entalla se observa por la pantalla del microscopio como se muestra a continuación.

98

10. PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN DIRECTA

1. OBJETO

Describir los medios, método de ensayo y pasos a seguir para realizar la verificación directa del péndulo Charpy. Se basa en una medición de las partes críticas de la máquina de ensayo con el fin de asegurar que cumple los requisitos de la norma y su posterior aceptación teniendo en cuenta también la verificación indirecta.

2. ALCANCE

Este procedimiento es de aplicación a los procesos de verificación directa de la máquina de ensayo de impacto con péndulo Charpy del LABRM.

3. REFERENCIAS





Parte 2: Verificación de las máquinas de ensayo


▪ Manual de uso del péndulo Charpy

▪ Informe de la verificación directa

4. GENERAL

El presente documento describe los instrumentos utilizados, pasos a seguir y medidas necesarias para llevar a cabo una verificación de los elementos constructivos del péndulo Charpy.

El principio del método que es de naturaleza estática, consiste en medir cada una de las partes de la máquina para comprobar el estado en el que se encuentran. Con ello se determina si la máquina de ensayo puede ser aceptable a posteriori o, por el contrario, si es necesario realizar alguna labor de mantenimiento en aquellas partes que lo requieran.

La verificación directa de la máquina de ensayo implica la inspección de las siguientes partes:

a) Cimentación e instalación

b) Estructura de la máquina

c) Péndulo, incluido el martillo y percutor

d) Yunques y apoyos

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e) Equipo indicador

Figura 10. 1: Partes del péndulo

5. DESCRIPCION


▪ Péndulo Charpy COD: LABRM____

▪ Cinta métrica COD: LABRM____

▪ Calibre COD: LABRM____

▪ Galga en forma de barra (55 x 9,5 x 10 mm) COD: LABRM____

▪ Galga de cuadrante COD: LABRM____

▪ Cronómetro COD: LABRM____

100

▪ Papel carbón COD: LABRM____

▪ Inclinómetro digital COD: LABRM____

5.2. Preparación

Antes de llevar a cabo la verificación directa, se deben tener preparados todos aquellos instrumentos necesarios para realizar la inspección de cada una de las partes críticas de la máquina de impacto con péndulo Charpy.

5.3. Realización del proceso de verificación directa

Figura 10. 2: Esquema de las partes a inspeccionar en la verificación directa

1. Recopilar la información necesaria que se muestra a continuación (disponible también

en el informe que se muestra más adelante), bien datos proporcionados por el fabricante como obtenidos de una medición directa de la máquina de ensayo:

a) Ángulo de caída (°) b) Longitud del péndulo (mm) c) Energía nominal del péndulo (J) d) Dimensiones de probeta utilizada (mm x mm) e) Peso del péndulo (kg) f) Par de apriete de los pernos recomendado por el fabricante (Nm)

Inspección


Cimentación / instalación

Estructura máquina

Péndulo (martillo y percutor)

Yunques y apoyos

Equipo indicador

101

g) Radio percutor (mm)

2. Inspección de la cimentación/instalación: a) En cuanto a la cimentación el péndulo debe estar atornillado a una masa

continua que garantice ser, como mínimo, 40 veces la masa del péndulo.

b) Comprobar que los pernos están apretados al valor especificado por el fabricante de la máquina (información proporcionada por éste).

c) Comprobar mediante un recipiente de agua sobre la máquina de ensayo que ésta está exenta de vibraciones externas transmitidas a través de la cimentación en el momento del ensayo de impacto.

3. Inspección del bastidor de la máquina (estructura que soporta al péndulo excluida la cimentación):

a) Posición libre del péndulo: debe quedar de manera que el borde de impacto esté

a 2,5 mm como máximo de la posición en que tocaría a la probeta. Para medir la distancia entre el percutor y la barra se utiliza una galga en forma de barra, de aproximadamente 55 mm de longitud y de sección rectangular de 7,5 mm por 12,5 mm.

b) Posición del péndulo con respecto a los apoyos: se debe situar de manera el centro del percutor coincida con el centro de la separación entre los yunques, con una tolerancia de 0,5 mm.

c) Juego transversal y radial de los cojinetes del péndulo: ▪ Juego axial: no debe ser mayor de 0,25 mm (𝑢 < 0,05 𝑚𝑚).

Está medido en el centro de rotación bajo una fuerza transversal de aproximadamente el 4% del peso efectivo del péndulo, 𝐹𝑔, aplicada en el

centro del percutor.

▪ Juego radial: no debe ser mayor de 0,08 mm (𝑢 < 0,02 𝑚𝑚). Se mide aplicando una fuerza de 150 𝑁 ± 10 𝑁 a una distancia 𝑙 perpendicular al plano de oscilación del péndulo con un reloj comparador. Éste se monta sobre el bastidor de la máquina en la carcasa del cojinete con objeto de indicar el movimiento en el extremo del eje de los cojinetes cuando se aplica al péndulo una fuerza de alrededor de 150 N perpendicularmente a su plano de oscilación.

d) Espacio libre entre la maza y el bastidor:

▪ El eje de rotación del péndulo debe estar paralelo al plano de referencia

con una tolerancia de 0,002 mm (el fabricante debe certificar el cumplimiento de dicho requisito).

▪ La máquina se debe instalar de manera que el plano de referencia esté horizontal, con una tolerancia de 0,002 mm.

102

▪ El plano de oscilación del péndulo debe estar a 90,0° ± 0,1° con respecto al eje de rotación (𝑢 < 0,05°).

▪ La masa de la base del bastidor de la máquina debe ser al menos de 12 veces la del péndulo.

▪ El percutor debe hacer contacto en todo el espesor de la probeta. Para verificar este requisito:

a) Tomar una probeta de dimensiones estándar. b) Envolverla en un papel fino de manera que quede apretado. c) Envolver un borde del percutor con papel carbón de manera que la

cara del carbón quede hacia fuera (no enfrentada al percutor). d) Elevar el péndulo unos pocos grados desde su posición de equilibrio. e) Soltar para que entre en contacto con la probeta evitando que contacte

con la probeta por segunda vez. f) La marca que el papel carbón realiza sobre el papel que envuelve a la

probeta se debería extender por completo sobre este papel.

4. Inspección del péndulo (incluida la maza):

a) Energía potencial, 𝐾𝑃: no debe diferir de la nominal, 𝐾𝑁, en más de ± 1%.

Se determina como sigue:

𝐾𝑃 = 𝑀(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝛼)

➢ Momento 𝑀 del péndulo: se determina apoyando el péndulo a una distancia

elegida, 𝑙2 , del eje de rotación (𝑐) por medio del soporte de cuchilla de una balanza o dinamómetro de manera que la línea que pasa a través del eje de rotación y que se une con el centro de gravedad del péndulo sea horizontal con una tolerancia de 0,015 mm.

𝑀 = 𝐹 · 𝑙2

Tanto la fuerza, 𝐹, como la longitud, 𝑙2 , se debe determinar con una exactitud de ± 0,2%.

➢ Ángulo de caída, 𝛼: se mide mediante un inclinómetro digital con una exactitud de ± 0,2°(este ángulo puede ser mayor de 90°)

103

Figura 10. 3: Determinación del momento M

b) Error en la energía absorbida indicada, 𝐾𝑆: se calcula para diferentes niveles de energía absorbida 0%, 10%, 20%, 30%, 50% y al 80% de la energía nominal 𝐾𝑁.

Para determinar dicho error se utilizan expresiones distintas en función de dónde se encuentre el nivel de energía:

➢ Entre 50% y 80% de la energía nominal, 𝐾𝑁:

|𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐−𝐾𝑠

𝐾𝑠| ∙ 100 < 1% de la lectura de energía

➢ Para menos del 50% de la energía nominal, 𝐾𝑁:

|𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐−𝐾𝑠

𝐾𝑁| ∙ 100 < 0,5% de la energía nominal 𝐾𝑁.

Para ello se deben verificar las marcas de las graduaciones de la escala:

104

a. Para cada una de ellas, apoyar el péndulo de manera que la aguja indique la marca correspondiente.

b. Determinar el ángulo de elevación 𝛽 con una tolerancia de ± 0,2°. c. Determinar la energía calculada:

𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐 = 𝑀(𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑐𝑜𝑠𝛼)

c) Velocidad del péndulo en el instante del impacto:

Se determina como:

𝑣 = √2𝑔𝑙 (1 − cos 𝛼)

donde g es la aceleración de la gravedad (9,80655 m/s2).

𝑙 es la distancia desde el eje de rotación al centro de la probeta (en m).

𝛼 es el ángulo de caída, que ha de ser determinado con una precisión de ± 0,2°.

La velocidad de impacto debe estar comprendida en un rango entre 4,3 y 7 m/s.

d) Energía absorbida por rozamiento (incluye la resistencia del aire, el rozamiento

de los cojinetes y el rozamiento de la aguja indicadora)

▪ Pérdidas debidas al rozamiento de la aguja

1. Realizar un primer ensayo de manera normal pero sin que la probeta esté colocada.

2. Anotar bien el ángulo de elevación, 𝛽1 o la energía leída, 𝐾1.

3. Realizar un segundo ensayo sin reajustar la indicación de la aguja.

4. Anotar bien el nuevo ángulo de elevación, 𝛽2 o la energía leída, 𝐾2.

5. La pérdida debida al rozamiento en la aguja indicadora durante la elevación es igual a la indicada mediante la siguiente fórmula:

➢ Con la escala graduada en grados:

𝑝 = 𝑀(𝑐𝑜𝑠𝛽1 − 𝑐𝑜𝑠𝛽2)

➢ Con la escala graduada en unidades de energía:

𝑝 = 𝐾1 − 𝐾2

105

▪ Pérdidas debidas al rozamiento del cojinetes y a la resistencia del aire

1. Después de determinar anteriormente 𝛽2 o 𝐾2, se coloca el péndulo en su posición inicial.

2. Se suelta sin que se produzca golpe o vibraciones y se deja que realice

10 semioscilaciones.

3. Después de que el péndulo inicie la undécima semioscilación, se mueve el mecanismo indicador a aproximadamente el 5% de la capacidad total de la escala.

4. Se registra este valor como 𝛽3 o 𝐾3.

5. A continuación se calculan las pérdidas indicadas al principio: ➢ Con la escala graduada en grados:

𝑝′ =1

10· 𝑀 · (𝑐𝑜𝑠𝛽3 − 𝑐𝑜𝑠𝛽2)

➢ Con la escala graduada en unidades de energía:

𝑝′ =1

10· (𝐾3 − 𝐾2)

El valor de 𝛽 se puede calcular como sigue:

𝛽 = 𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠 [1

𝑀 · (𝐾𝑃 − 𝐾𝑇)]

▪ Los valores de 𝛽1, 𝛽2 y 𝛽3, y los valores de 𝐾1, 𝐾2 y 𝐾3 son los valores

medios de al menos dos determinaciones.

▪ La pérdida total por rozamiento 𝑝 + 𝑝′ no debe ser mayor del 0,5% de la energía nominal, 𝐾𝑁. En caso de que sucediera y no fuera posible reducir la pérdida por rozamiento, los cojinetes se deben limpiar o sustituir.

e) Posición del centro de percusión (distancia, 𝑙1, desde el centro de percusión al eje de rotación)

▪ Se obtiene a partir del periodo del péndulo (tiempo de oscilación) y debe

ser 𝑙1 = 0,995 𝑙 ± 0,005 𝑙.

▪ Se mide de la siguiente forma:

1. Hacer oscilar el péndulo desde un ángulo no mayor de 5°.

2. Medir el tiempo t en segundos de una oscilación completa.

3. Se obtiene 𝑙1 mediante la siguiente fórmula:

106

𝑙1 =𝑔 · 𝑡²

4𝜋²

donde

𝑔 es la aceleración de la gravedad (9,81 𝑚/𝑠²) 𝜋 se toma igual a 9,87.

f) Radio de curvatura del borde del percutor ▪ En este caso se trata de un percutor de 8 mm por lo que su radio de

curvatura debe ser 8,00 𝑚𝑚 ± 0,05 𝑚𝑚.

▪ La anchura máxima de la parte del percutor que pasa entre los yunques debe estar comprendida entre 10 mm y 18 mm.

g) Ángulo entra la línea de contacto del percutor y el eje horizontal de la probeta

▪ Debe ser de 90° ± 2°. Ángulo del percutor 30° ± 1°.

5. Inspección del yunque y apoyos: a) Configuración de los apoyos

▪ Los planos de las superficies de apoyo deben ser paralelos.

▪ La distancia entre ellos no debe ser mayor de 0,1 mm.

▪ Los apoyos deben ser tales que el eje de la probeta sea paralelo al eje de

rotación del péndulo con una tolerancia de 0,003 mm.

b) Configuración de los yunques ▪ Los planos que contienen las superficies del yunque enfrentados a la

probeta deben ser paralelos y la distancia entre ellos no debe ser mayor de 0,1 mm.

▪ Los dos planos de los apoyos y de los yunques deben estar a 90° ± 0,1° uno con respecto del otro.

c) Distancia entre los yunques

▪ Debe ser de 40,00 𝑚𝑚 + 0,20 𝑚𝑚

−0,00 𝑚𝑚

d) Ángulo de los yunques

▪ Debe ser de 11° ± 1°

107

e) Radio de los yunques

▪ Debe ser de 1,0 𝑚𝑚 + 0,50 𝑚𝑚

−0,00 𝑚𝑚

f) Espacio libre para que la probeta rota salga de la máquina

▪ El espacio libre en cada extremo de la probeta debe ser mayor de 13 mm

para que las probetas rotas no reboten contra la maza.

▪ Ninguna parte del péndulo que pase entre los yunques debe ser mayor de 18 mm de anchura.

6. Inspección del equipo indicador de la energía absorbida (escala y aguja de rozamiento):

a) Graduaciones de la escala:

1. Comprobar que la escala debe estar graduada en unidades de energía.

2. La división de la escala debe ser a lo sumo del 1% de la energía nominal y debe permitir una estimación de la energía en incrementos menores o igual al 0,25% de la energía nominal.

3. Las marcas de graduación sobre la escala deben presentar:

➢ Espesor uniforme.

➢ Anchura del indicador debe ser igual aproximadamente a la anchura de las marcas.

b) Aguja indicadora

Se tomará como resolución, 𝑟, del indicador la distancia entre dos marcas de graduación adyacentes.

108

Informe de la verificación

Una vez llevada a cabo, en el informe de la verificación directa se deben incluir los siguientes aspecto generales:

a) Referencia a esta parte de la Norma ISO 148, es decir, ISO 148-2:2017.

b) Identificación de la máquina: nombre del fabricante, modelo y número de serie.

c) Radio del percutor.

d) Nombre del propietario y dirección del lugar de la instalación.

e) Nombre o marca del organismo que realizó la verificación.

f) Fecha de la verificación.

En el informe debe aparecer además la siguiente información sobre la verificación directa:

a) Energía nominal del péndulo.

b) Velocidad del péndulo en el impacto.

c) Energía absorbida perdida a causa de la resistencia del aire y del rozamiento.

A continuación se muestra el informe de la verificación directa.

109


FECHA

NOMBRE PROPIETARIO LUGAR INSTALACIÓN

Página 1 de 5

DIN EN ISO 148-2:2016 ASTM E 23 (ver especificación NIST)

MÁQUINA

NOMBRE FABRICANTE

MODELO

N° SERIE

ENERGÍA NOMINAL 𝑲𝑵 : J RADIO PERCUTOR: mm

PROBETA ESTÁNDAR

PROBETA DIMENSIONES REDUCIDAS 𝒘:

INFORMACIÓN GENERAL

ÁNGULO DE CAÍDA ° 135

VELOCIDAD DE IMPACTO 𝒎/𝒔 7

LONGITUD PÉNDULO 𝒎𝒎 5,6

PESO PÉNDULO 𝑲𝒈 900,70

PAR APRIETE 𝑵𝒎 26,300

RESOLUCIÓN ESCALA MEDIDA 135

CONDICIONES AMBIENTALES

TEMPERATURA SALA °C

CARACTERÍSTICAS INSTALACIÓN

Atornillado a cimentación libre Masa cimentación ≥ 40 veces masa péndulo

(mín 1 T de hormigón)

SI NO N/A

Atornillado a cimentación fija SI NO N/A

110


FECHA


Página 2 de 5

Pernos con apriete recomendado SI NO N/A

Vibraciones externas SI NO N/A

BASTIDOR Y POSICIÓN PÉNDULO

Mecanismo opera correctamente SI NO N/A

Freno opera correctamente con posibilidad de desacople SI NO N/A

Planos de referencia disponibles SI NO N/A

Para máquinas de ensayo con plano de referencia, el eje de rotación es paralelo al plano de referencia

Para máquinas de ensayo sin plano de referencia, eje rotación es horizontal

SI NO N/A

Distancia del percutor a la probeta en posición libre ± 0,5 mm SI NO N/A

Plano oscilación a 90° ± 0,1° respecto al eje rotación SI NO N/A

Contacto del percutor con toda la probeta SI NO N/A

Juego axial de cojinetes < 0,25 mm SI NO N/A

Juego radia de cojinetes < 0,08 mm SI NO N/A

FUNCIONAMIENTO PÉNDULO

Probeta sobresale > 13 mm por cada lado SI NO N/A

Anchura nominal del percutor entre 10 - 18 mm SI NO N/A

111


FECHA


Página 3 de 5

Radio curvatura del borde del percutor SI NO N/A

Radio percutor 2 mm ± 0,5 mm 8 mm ± 0,05 mm

Ángulo entre la línea de contacto del percutor y eje horizontal probeta 90° ± 2°

SI NO N/A

Paralelismo entre probeta - eje rotación SI NO N/A

YUNQUES / APOYOS

Probeta centrada ± 0,5 mm SI NO N/A

Distancia vertical entre planos de apoyo ≤ 0,1 mm SI NO N/A

Distancia horizontal entre planos de yunques ≤ 0,1 mm SI NO N/A

Ángulo entre planos de los yunques y planos de apoyo 90° ± 0,1° SI NO N/A

Distancia entre yunques 40,00 𝑚𝑚 + 0,20 𝑚𝑚

−0,00 𝑚𝑚

SI NO N/A

Radio yunques 1,0 𝑚𝑚 + 0,50 𝑚𝑚

−0,00 𝑚𝑚

SI NO N/A

Ángulo de estrechamiento de los yunques 11° ± 1° SI NO N/A

Existe una muesca/ranura entre los apoyos y los yunques SI NO N/A

El espacio libre en ambos extremos de la probeta > 13 mm SI NO N/A

112


FECHA


Página 4 de 5

PÉRDIDAS TOTALES DE FRICCIÓN ADMISIBLES (𝒑𝑻 𝒆𝒏 % 𝒅𝒆 𝑨𝑵)

DIN EN ISO 148-2:2016 Nivel energía péndulo 𝑝𝑇 (%)

ASTM E 23

0 J 𝐾1 ≤

0,5 - 50 J 𝑝(= 𝐾1 − 𝐾2) ≤

> 150 J 𝑝𝑇(= 𝑝 + 𝑝′) ≤

𝑝′ =1

10· (𝐾3 − 𝐾2)

𝑲𝑵

J

Pérdidas por rozamiento aguja 𝒑 en J

Pérdidas por rozamiento cojinete

y aire 𝒑′ en J

Pérdidas totales de rozamiento

𝒑𝑻 = 𝒑 + 𝒑′

𝐾𝑁 𝐾1 𝐾2 𝑝 = 𝐾1 − 𝐾2 𝐾3 𝑝′ J %

300

VELOCIDAD IMPACTO

𝑲𝑵 (J) L (mm) 𝜶 (°) 𝒗 (m/s)

Observada

SI NO

300

POSICIÓN DEL CENTRO DE PERCUSIÓN 𝒍𝟏

𝑲𝑵 𝒍 𝑇𝑛 𝒍𝟏 Desviación

(J) mm s mm %

ISO 148-2:2016

ASTM E 23

ENERGÍA POTENCIAL 𝑲𝑷 = 𝑴 · (𝟏 − 𝒄𝒐𝒔 𝜶)

𝑲𝑵 𝑭𝟏 𝒍 𝜶 𝑲𝑷 Desviación

(J) N mm (°) J %

300

113


FECHA


Página 5 de 5

DESVIACIÓN ADMISIBLE PARA ENERGÍA ABSORBIDA INDICADA 𝑲𝑺

NORMA ERROR ENERGÍA RANGO

DIN EN ISO 148-2:2016 ≤ ± 1% 𝐾𝑉 50% - 80% 𝐾𝑁 (|

𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐−𝐾𝑠

𝐾𝑠| ∙ 100)

≤ ± 0,5% 𝐾𝑃 < 50% 𝐾𝑁 (|𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐−𝐾𝑠

𝐾𝑁| ∙ 100)

ASTM E 23 ≤ ± 0,4% 𝐾𝑉

- ≤ ± 0,2% 𝐾𝑃

OBSERVACIONES:

EMPRESA RESPONSABLE:

REALIZADO POR:

Tabla 10. 1: Informe de la verificación directa

114

5.5 Incertidumbre de medición

Una vez llevado a cabo la verificación directa de una máquina de ensayo de impacto con péndulo Charpy, se determinan las desviaciones con respecto a los valores nominales de las características geométricas y mecánicas vistas anteriormente, que contribuyen al error sistemático del instrumento.

La incertidumbre combinada normalizada que se busca es:

𝑢𝑐(𝑧) = √𝑢2(𝑅) + 𝑢2(𝐴) + 𝑢2(𝐶) + 𝑢2(𝐸) + 𝑢2(𝑉) + 𝑢2(𝑙 − 𝑙1) + 𝑢2(𝐻) + 𝑢²(𝑆) (1)

donde

𝑧 = 𝑅 + 𝐴 + 𝐶 + 𝐸 + 𝑉 + (𝑙 − 𝑙1) + 𝐻 + 𝑆 es la estimación del error sistemático combinado del instrumento.

𝑢 es la incertidumbre típica de cada uno de los factores que se indica entre

paréntesis y que contribuyen a 𝑧.

𝑅 es el error sistemático en 𝐾 (en unidades de energía) debido al error sistemático

del radio del mazo o martillo.

𝐴 es el error sistemático en 𝐾 (en unidades de energía) debido al error sistemático

de la geometría del yunque y de los apoyos.

𝐶 es el error sistemático en 𝐾 (en unidades de energía) debido al error sistemático

del centro de impacto.

𝐸 es el error sistemático en 𝐾 (en unidades de energía) debido al cálculo de energía a partir de los ángulos medidos.

𝑉 es el error sistemático en 𝐾 (en unidades de energía) debido al error sistemático de la velocidad de impacto.

(𝑙 − 𝑙1) es el error sistemático en 𝐾 (en unidades de energía) debido al error

sistemático de la diferencia entre la longitud del péndulo y el centro de percusión.

𝐻 es el error sistemático en 𝐾 (en unidades de energía) debido a la corrección por

pérdidas de rozamiento.

𝑆 es el error sistemático en 𝐾 (en unidades de energía) debido al error sistemático de la energía leída sobre una escala analógica o digital.

Se asume que el efecto de dichos factores (𝑅, 𝐴, 𝐶, 𝐸, 𝑉, (𝑙 − 𝑙1), 𝐻, 𝑆) sobre la energía absorbida es pequeño si están dentro de las tolerancias requeridas para la verificación directa de la máquina.

Es importante tener en cuenta que no se deben aplicar ajustes adicionales a la incertidumbre de medición, ya que se puede declarar no conforme un producto que sí lo es.

115

1. Incertidumbre típica asociada a la velocidad de impacto, 𝒖(𝑽)

La velocidad de impacto, parámetro típico de la máquina de ensayo, se calcula a partir de la longitud del péndulo (𝑙) y del ángulo de caída de éste (𝛼):

𝑣 = √2𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠𝛼)

Sin embargo, el cálculo de la incertidumbre de su valor, 𝑢(𝑉), no se requiere ya que los errores admisibles para la verificación directa son relativamente grandes.

2. Incertidumbre asociada a la posición del centro de percusión (𝟏) con respecto a la

longitud del péndulo( 𝒍), 𝒖(𝒍 − 𝒍𝟏)

La incertidumbre buscada es combinación de dos incertidumbres típicas que se muestran a continuación:

𝑢(𝑙 − 𝑙1) = √𝑢2(𝑙) + 𝑢²(𝑙1) (2)

donde 𝑢(𝑙) es la incertidumbre típica de la longitud del péndulo, 𝑙.

𝑢(𝑙1) es la incertidumbre típica asociada a la distancia entre el centro de percusión

(1) y el eje de rotación (𝑐), 𝑙1.

116

Figura 10. 4: Términos utilizados para designar la energía

a) Incertidumbre típica de la longitud del péndulo 𝒍, 𝒖(𝒍)

La longitud del péndulo (𝑙) se mide con un calibre. Dado que a veces 𝑙 no se puede

medir directamente, se determina por medio de tres mediciones parciales 𝐿1, 𝐿2 y 𝐿3.

La incertidumbre típica asociada a 𝑙 se calcula como:

𝑢(𝑙) = √𝑢²(𝐿1) + +𝑢2(𝐿2) + 𝑢²(𝐿3) (3)

donde

𝐿1 y 𝐿2 tienen una incertidumbre de medición de 0,1 mm (valor incluido en el

certificado de calibración del instrumento).

𝐿3 tiene una incertidumbre de 0,3 mm (valor incluido en el certificado de calibración del instrumento).

La incertidumbre combinada resulta ser 𝑢(𝑙) = 0,3 𝑚𝑚.

b) Incertidumbre típica asociada a la distancia entre el centro de percusión (𝟏) y el

eje de rotación (𝒄), 𝒖(𝒍𝟏)

El péndulo debe estar fabricado de manera que la longitud del péndulo, 𝑙, sea igual a la distancia entre el centro de percusión (1) y el eje de rotación (𝑐), 𝑙1. La incertidumbre de 𝑙1 se calcula como:

𝑢(𝑙1) = 2𝑔𝑇

(4𝛱2)·50²· 𝑢(𝑇) (4)

donde 𝑇 es el tiempo total (s) para 100 oscilaciones medido manualmente o con un

dispositivo calibrado.

117

𝑔 es la aceleración debida a la gravedad (𝑚²/𝑠).

𝑢(𝑇) es la incertidumbre de medición realista. Se toma 𝑢(𝑇) = 0,1 𝑠.

3. Incertidumbre típica asociada a la energía absorbida, 𝒖(𝑺)

La incertidumbre efectiva 𝑢(𝑆) asociada a la diferencia entre la lectura de una energía

absorbida y la energía calculada se obtiene de la siguiente forma:

𝑢(𝑆) = √𝑢²(𝐾𝑆) + 𝑢2(𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐) (5)

donde

𝑆 es el error sistemático del mecanismo de la escala (J).

𝑢(𝐾𝑆) es la incertidumbre típica asociada al valor de la energía leído en la escala de medida (J).

𝑢(𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐) es la incertidumbre típica de la energía calculada a partir de los ángulos medidos

(J).

a) Error sistemático del mecanismo de la escala, 𝑺

𝑆 indica la diferencia entre la lectura de una energía absorbida medida en la máquina de ensayo (𝐾𝑆) y la energía calculada (𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐). Se puede deducir utilizando los resultados

de la verificación directa:

𝑆 = 𝐾𝑆 − 𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐 (6)

b) Incertidumbre típica asociada a 𝑲𝑺, 𝒖(𝑲𝑺)

Se determina a partir de:

𝑢(𝐾𝑆) =𝑎

2·√3 (7)

donde 𝑎 es la resolución de la escala, es decir, la diferencia apreciable más pequeña entre dos valores medidos.

c) Incertidumbre típica asociada a 𝑲𝒄𝒂𝒍𝒄, 𝒖(𝑲𝒄𝒂𝒍𝒄)

La energía absorbida se calcula de la siguiente manera:

𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐 = 𝑀(𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑐𝑜𝑠𝛼) = 𝐹 · 𝑙2 · (𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑐𝑜𝑠𝛼) (8)

118

Y la incertidumbre típica asociada a dicho valor, 𝑢(𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐), se obtiene a partir de los valores medidos (𝐹, 𝑙2, 𝛼, 𝛽):

𝑢(𝐾𝑐𝑎𝑙𝑐) = (𝜕𝐾𝑉

𝜕𝐹)

2· 𝑢2(𝐹) + (

𝜕𝐾𝑉

𝜕𝑙2)

2· 𝑢2(𝑙2) + (

𝜕𝐾𝑉

𝜕𝛽)

2· 𝑢2(𝛽) + (

𝜕𝐾𝑉

𝜕𝛼)

2· 𝑢2(𝛼) (9)

donde 𝐹 es la fuerza ejercida por el péndulo en la posición horizontal sobre el dispositivo

de medición de la fuerza para una distancia 𝑙2 ,en Newton.

𝑙2 es la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza 𝐹 y el eje de rotación, en metros.

𝛽 es el ángulo de elevación, en grados (en la figura...).

𝛼 es el ángulo de caída, en grados (en la figura...).

De la fórmula (8) se deduce cada uno de los coeficientes de sensibilidad que aparece en la fórmula (9) y que se indican a continuación:

𝜕𝐾𝑉

𝜕𝛼= 𝐹 · 𝑙2 · 𝑠𝑒𝑛𝛼

𝜕𝐾𝑉

𝜕𝛽= −𝐹 · 𝑙2 · 𝑠𝑒𝑛𝛽

𝜕𝐾𝑉

𝜕𝐹= 𝑙2 · (𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑐𝑜𝑠𝛼)

𝜕𝐾𝑉

𝜕𝑙2= 𝐹 · (𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑐𝑜𝑠𝛼)

119

Con respecto a las contribuciones individuales a la incertidumbre de la fórmula (9):

𝑢(𝐹) = √𝑢2(𝐹𝑠𝑡𝑑) + 𝑢2(𝑡) + 𝑢2(𝑆) + 𝑢2(𝐷)

donde las incertidumbres que forman parte de ésta son:

❖ 𝑢(𝑡) =𝛿·𝑎𝑡𝑒𝑚𝑝

√3

donde 𝛿 es el coeficiente de temperatura del patrón de trabajo (dado por el

fabricante).

𝑎𝑡𝑒𝑚𝑝 es la desviación con respecto a la temperatura de referencia.

❖ 𝑢(𝑆) =𝑎𝑠𝑡𝑎𝑏

√3

donde

𝑎𝑠𝑡𝑎𝑏 es la estabilidad a largo plazo del patrón de trabajo.

❖ 𝑢(𝐷) = 𝑎𝑖𝑛𝑡−𝑑𝑒𝑣

donde

𝑎𝑖𝑛𝑡−𝑑𝑒𝑣 es la desviación de interpolación del patrón de trabajo.

𝑢(𝑙2) = ∆𝑙2

𝑙2

donde ∆𝑙2 es la incertidumbre de la medición de distancia entre el punto de

aplicación de la fuerza y el eje de rotación (se toma del certificado de calibración del instrumento).

4. Otras incertidumbres de 𝒖𝒄(𝒛)

Es importante resaltar que no todos los términos de la fórmula (1) se pueden evaluar de una manera fiable y cuantitativa. En su lugar, se utiliza la verificación indirecta del instrumento, con materiales de referencia, para evaluar el error sistemático de una péndulo y la incertidumbre asociada.

120

Como conclusión, la incertidumbre de medición de los resultados de la verificación directa que se busca es 𝑢𝑐(𝑧). En el gráfico que se muestra a continuación, se representa de manera esquemática cada una de las incertidumbres típicas que contribuyen a la resultante.

Figura 10. 5: Esquema resumen de la incertidumbre de medición de la verificación

directa

Incertidumbre de medición de los resultados de la VERIFICACIÓN

DIRECTA

𝑢(𝑉) ~ 0

𝑢(𝑙 − 𝑙1)

𝑢(𝑆)

𝒖𝒄(𝒛)

122

11. PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN INDIRECTA

1. OBJETO

Describir los medios, método de ensayo y pasos a seguir para realizar la verificación indirecta de la máquina de ensayo. Se basa en comparar la energía absorbida por probetas de referencia entre una máquina de referencia y el péndulo Charpy del LABRM en el ensayo de flexión por choque.

2. ALCANCE

Este procedimiento es de aplicación a los procesos de verificación indirecta que se realizan para un mínimo de dos niveles de energía absorbida (al menos cinco probetas de referencia para cada nivel) que estén dentro de la gama de utilización de la máquina.

3. REFERENCIAS




Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy.

Parte 2: Verificación de las máquinas de ensayo.


▪ Manual de uso del péndulo Charpy

▪ Certificado de las probetas de referencia

▪ Informe de la verificación indirecta

4. GENERAL

El presente documento describe los instrumentos utilizados, pasos a seguir y medidas necesarias para realizar la verificación indirecta del péndulo Charpy del LABRM mediante la utilización de probetas de referencia. El principio del método se basa en verificar la aptitud de la máquina de ensayo de impacto con péndulo comparando la energía absorbida indicada medida por esa máquina con la energía absorbida de referencia asociada a las probetas. Las probetas de referencia respecto a las probetas estándar se diferencian en que, además de que presentan un intervalo de tolerancia más estrecho, tienen asignado una energía absorbida indicada con una máquina de referencia particular que es la necesaria para que dicha probeta se rompa.

123

Designación Símbolo

y número


Probeta estándar Probeta de referencia

Dimensión nominal

Tolerancia Dimensión

nominal Tolerancia

Longitud

1 55 mm ± 0,60 mm 55 mm

+ 0,00

− 0,30

Semilongitud de la probeta

2 27,5 mm ± 0,42 mm 27,5 mm ± 0,2 mm

Altura 3 10 mm ± 0,075 mm 10 mm ± 0,06 mm

Anchura 4 10 mm ± 0,11 mm 10 mm ± 0,07 mm

Longitud restante hasta el fondo de la probeta

5 8 mm ± 0,075 mm 8 mm ± 0,06 mm

Ángulo de la entalla

6 45° ± 2° 45° ± 1°

Radio de curvatura en la base de la entalla

7 0,25 mm ± 0,025 mm 0,25 mm ± 0,025 mm

Figura 11. 1: Vista general de los apoyos, percutores y yunques

Cuando se realiza el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy con la probeta de referencia en una máquina de ensayo industrial (la de LABRM), se debe obtener la misma energía absorbida que con la máquina de referencia. En ese caso, la máquina podrá ser aceptada si cumple la verificación directa.

Es necesario llevar a cabo una verificación indirecta ante una de las siguientes causas:

▪ Instalación de la máquina o después de desplazarla.

▪ Sustitución de piezas sometidas a desgaste.

124

▪ Después de haber realizado un gran número de ensayos.

▪ La energía absorbida requerida para romper probetas individuales es grande comparada con la energía nominal.

▪ Después de cambiar el percutor.

5. DESCRIPCION


▪ Péndulo Charpy COD: LABRM____

▪ Probetas de referencia COD: LABRM____ 5.2. Preparación

Antes de cada verificación indirecta se debe realizar una verificación directa reducida en la que se incluye:

a) Inspección de la máquina:

Comprobar que los pernos se encuentran apretados al valor especificado por el fabricante de la máquina.

b) Medición de la separación de los yunques:

(8) Distancia entre yunques: (40,00 𝑚𝑚 + 0,20 𝑚𝑚

− 0,00 𝑚𝑚)

c) Inspección, como mínimo visual, del percutor y de los yunques en cuanto a desgaste

excesivo:

(9) Radio de los yunques: (1,00 𝑚𝑚 + 0,50 𝑚𝑚

− 0,00 𝑚𝑚)

d) Medición de la angularidad, solo cuando se cambie el percutor y los yunques:

(10) Ángulo de conicidad del yunque: 11° ± 1°

e) Medición de las pérdidas debidas al rozamiento del cojinete y a la resistencia del

aire.

f) Medición de la pérdida debida al rozamiento de la aguja indicadora.

125

5.3. Realización del proceso de verificación

1. La verificación indirecta de la máquina de ensayo de impacto con péndulo Charpy del LABRM se debe realizar utilizando el percutor y en un rango de temperatura especificado por el fabricante de las probetas (información contenida en el certificado de las probetas de referencia).

2. Del lote de probetas de referencia, escoger un juego de éstas (mínimo cinco) con las se va a llevar a cabo el proceso de verificación.

3. Marcar de forma permanente todas las probetas de referencia de manera que cada una de ellas se pueda distinguir de las demás.

Cada una de las probetas se debe marcar:

▪ Sobre cualquier cara que no sea la de contacto con los apoyos, los yunques o el percutor.

▪ En una posición que impida los efectos de la deformación plástica y las discontinuidades superficiales sobre la energía absorbida medida en el ensayo.

4. Realizar el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy para cada una de las

probetas de referencia según se indica en el capítulo 2.

5. Anotar la energía absorbida en el instante de la rotura de las 𝑛𝑉 probetas de referencia de un juego (𝐾𝑉1, 𝐾𝑉2, … , 𝐾𝑉𝑛𝑉) numeradas en orden de valor creciente.

6. Una vez realizado el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy con todas las

probetas de referencia y anotado sus respectivas energías absorbidas, se debe calcular la repetibilidad (𝑏) de la máquina de ensayo:

𝑏 = 𝐾𝑉𝑛𝑉 − 𝐾𝑉1 , es decir, 𝐾𝑉𝑚á𝑥 − 𝐾𝑉𝑚í𝑛.

7. Calcular el error sistemático de la máquina (𝐵𝑉) bajo las condiciones particulares de

control:

𝐵𝑉 = 𝐾𝑉𝑉 − 𝐾𝑉𝑅

donde

𝐾𝑉𝑉 = Ʃ (𝐾𝑉𝑖+ …+ 𝐾𝑉𝑛𝑉)

𝑛𝑉 Valor KV medio de las probetas de referencia

ensayadas mediante verificación indirecta. 𝐾𝑉𝑅 Valor KV certificado del material de referencia utilizado en la verificación

indirecta. 𝐾𝑉 Energía absorbida sobre una probeta con entalla en V medida de acuerdo con

la Norma ISO 148.

126

Los valores máximos permitidos de repetibilidad y error sistemático se muestran en la tabla que aparece a continuación:

Nivel de energía absorbida

Repetibilidad 𝑏

Error sistemático ∣ 𝐵𝑉 ∣

< 40 ≤ 6 ≤ 4

≥ 40 ≤ 15% 𝐾𝑉𝑅 ≤ 10% 𝐾𝑉𝑅

Tabla11. 1:Condiciones que tienen que cumplir los resultados de la verificación indirecta

127

5.4. Informe de la verificación

Una vez llevada a cabo, los aspectos generales que se deben incluir en dicho informe son:

a) Referencia a esta parte de la Norma ISO 148, es decir, ISO 148-2:2017.

b) Identificación de la máquina: nombre del fabricante, modelo y número de serie.

c) Radio del percutor.

d) Nombre del propietario y dirección del lugar de la instalación.

e) Nombre o marca del organismo que realizó la verificación.

f) Fecha de la verificación.

En el informe debe aparecer además la siguiente información sobre la verificación indirecta:

a) Identificación de las probetas de referencia utilizadas, incluyendo los valores de

referencia y los valores reales de energía absorbida observado para estas probetas.

b) Resultados de la verificación indirecta:

1. Repetibilidad.

2. Error sistemático.

3. Declaración de que la máquina de impacto con péndulo Charpy del LABRM es o no conforme con los requisitos de esta parte de la Norma ISO 148.

A continuación se muestra el informe de la verificación indirecta.

128


FECHA


Página 1 de 3

Verificación indirecta con probetas de referencia SI NO N/A

DIN EN ISO 148-2:2016 ASTM E 23 (ver especificación NIST)

MÁQUINA DE IMPACTO CON PÉNDULO CHARPY

NOMBRE FABRICANTE

MODELO

N° SERIE

ENERGÍA NOMINAL: J RADIO PERCUTOR: mm

PROBETAS REFERENCIA NIVEL

ENERGÍA J

NIVEL ENERGÍA

J

NIVEL ENERGÍA

J

IDENTIFICACIÓN

ENERGÍA CERTIFICADA REFERENCIA 𝑲𝑽𝑹 (J) (según certificado)

INCERTIDUMBRE AMPLIADA 𝑼𝑹𝑴 (± J) (según certificado)

FACTOR COBERTURA 𝒌 (según certificado)

GRADOS LIBERTAD (según certificado)

ENERGÍA ABSORBIDA REAL (J) en el instante del impacto

CORREGIDA según el coeficiente de FRICCIÓN

SIN CORREGIR según el coeficiente de FRICCIÓN

PROBETA 1

PROBETA 2

PROBETA 3

PROBETA 4

PROBETA 5

129


FECHA


Página 2 de 3

VALORES CARACTERÍSTICOS CALCULADOS

VALOR MEDIO DE ENERGÍA ABSORBIDA 𝑲𝑽𝑽 J

ERROR SISTEMÁTICO MÁQUINA ENSAYO 𝑩𝑽 J / % / / /

ERROR SISTEMÁTICO ADMISIBLE J / % / / /

REPETIBILIDAD 𝒃 J / % / / /

REPETIBILIDAD ADMISIBLE J / % / / /

INCERTIDUMBRES DE MEDICIÓN

INCERTIDUMBRE ASOCIADA A 𝑲𝑽𝑽 𝒖(𝑲𝑽𝑽) J / % / / /

INCERTIDUMBRE TÍPICA DE 𝑩𝑽 𝒖(𝑩𝑽) J / % / / /

INCERTIDUMBRE DE VERIFICACIÓN INDIRECTA 𝒖𝑽 J / %

/ / /

GRADOS LIBERTAD DE 𝒖𝑽 𝝂𝑽 -

FACTOR COBERTURA / AMPLIACIÓN 𝒌 -

INCERTIDUMBRE COMBINADA EXPANDIDA 𝑼(𝑲𝑽) J / % / / /

OBSERVACIONES:

EMPRESA RESPONSABLE:

REALIZADO POR:

130


FECHA


Página 3 de 3

DECLARACIÓN CONFORMIDAD MÁQUINA ENSAYO

MÁQUINA ACEPTABLE

Los resultados medidos se encuentran dentro del rango admisible de tolerancias según la

norma. Para parámetros importantes, las incertidumbres expandidas medidas se han calculado

de manera separada. La máquina de impacto con péndulo Charpy se puede usar según:

MÁQUINA ENSAYO ENERGÍA NOMINAL (J) NORMA

Charpy 300 DIN EN ISO 148-2

Charpy 300 ASTM E 23

La conformidad según la norma ASTM E 23 sólo es válida de acuerdo a la verificación indirecta

con probetas de referencia suministradas por NIST.

MÁQUINA NO ACEPTABLE

NOTA:

La verificación indirecta debe ser repetida en caso de que:

➢ El lugar de la instalación de la máquina haya cambiado.

➢ Exista alguna variación en la cadena de medida.

Según la modificación realizada, se debe complementar y revisar el trabajo ya que podría afectar a

la función de la máquina de ensayo de impacto con péndulo Charpy.

Tabla 11. 1: Informe de la verificación indirecta

131

5.5. Incertidumbre de medición

A continuación se va a calcular la incertidumbre asociada a los resultados de los ensayos de verificación indirecta, 𝑢𝑉 .

Es importante tener en cuenta que, salvo instrucción específica en contra del cliente, no se deben aplicar ajustes adicionales a la incertidumbre de medición ya que se puede caer en el riesgo de declarar no conforme un producto que es conforme y viceversa.

1. Determinación de la incertidumbre combinada, 𝒖𝑽

La incertidumbre del resultado de la verificación indirecta se obtiene de la siguiente forma:

𝑢𝑉 = √𝐵𝑉2 + 𝑢²(𝐵𝑉) (1)

donde

𝐵𝑉 es el error sistemático del instrumento.

𝑢(𝐵𝑉) es la incertidumbre típica de 𝐵𝑉.

De manera general, el error sistemático 𝐵𝑉 se debería corregir. Dado que es difícil obtener un valor que sea perfectamente estable durante el período comprendido entre dos verificaciones indirectas, dicho valor del error sistemático medido se considera una contribución a la incertidumbre.

a) Error sistemático del instrumento, 𝑩𝑽

𝐵𝑉 = 𝐾𝑉𝑉 − 𝐾𝑉𝑅 (2)

donde

𝐾𝑉𝑉 es el valor medio de las probetas de referencia rotas durante la verificación indirecta.

𝐾𝑉𝑅 es el valor 𝐾𝑉 certificado de las probetas de referencia (figura en el certificado de las probetas de referencia).

El valor absoluto de 𝐵𝑉 debe satisfacer el conjunto de criterios que aparecen en la

tabla 11.2.

b) Incertidumbre del valor del error sistemático, 𝒖(𝑩𝑽).

La incertidumbre típica de 𝐵𝑉, 𝑢(𝐵𝑉) se calcula como:

𝑢(𝐵𝑉) = √𝑢2(𝐾𝑉𝑉) + 𝑢𝑅𝑀2 (3)

donde

𝑢(𝐾𝑉𝑉) es la incertidumbre asociada a 𝐾𝑉𝑉 .

132

𝑢𝑅𝑀 es la incertidumbre típica del valor de referencia certificado 𝐾𝑉𝑅 (figura en el certificado de las probetas de referencia).

1. Incertidumbre asociada a 𝐾𝑉𝑉 , 𝑢(𝐾𝑉𝑉):

𝑢(𝐾𝑉𝑉) = 𝑠𝑉

√𝑛𝑉 (4)

donde

𝑠𝑉 es la desviación típica de los resultados de las 𝑛𝑉 probetas de referencia.

2. Incertidumbre típica del valor de referencia certificado 𝐾𝑉𝑅, 𝑢𝑅𝑀:

𝑢𝑅𝑀(𝐾𝑉𝑅) = 𝑈𝑅𝑀

𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 (5)

donde 𝑈𝑅𝑀 es la incertidumbre ampliada que figura en el certificado

de las probetas de referencia.

𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 aparece también en el certificado de las probetas de referencia.

La incertidumbre del valor del error sistemático 𝑢(𝐵𝑉) se calcula finalmente como:

𝑢(𝐵𝑉) = √(𝑠𝑉

√𝑛𝑉)

2

+ 𝑢²𝑅𝑀 (6)

Según se ha visto en los ensayos de la verificación indirecta, el número más frecuente de probetas es de cinco y la heterogeneidad de éstas es significativa. Esto se debe a que, el número de grados efectivos de libertad no es bastante grande para usar un factor de cobertura 𝑘 igual a 2. Por lo tanto, por acuerdo entre las partes interesadas, se pueden utilizar otro valores de 𝑘.

133

2. Informe de resultados de la incertidumbre de la verificación indirecta

Resultados de ensayo y datos de los certificados

Cálculo de los valores del error sistemático y de la incertidumbre

𝐾𝑉, Muestra 1 J 𝐾𝑉𝑉 J

𝐾𝑉, Muestra 2 J 𝑠𝑉 J

𝐾𝑉, Muestra 3 J 𝑛𝑉 5

𝐾𝑉, Muestra 4 J De la fórmula (4): 𝑢(𝐾𝑉𝑉) J

𝐾𝑉, Muestra 5 J - -

Desde el certificado: grados libertad, 𝜈𝑅𝑀

De la fórmula (2): 𝐵𝑉 J

Desde el certificado: incertidumbre ampliada en un nivel de confianza de aproximadamente el 95%, 𝑈𝑅𝑀

J De la fórmula (3): 𝑢(𝐵𝑉) J

Dado que 𝜈𝑅𝑀 > 10,

incertidumbre típica 𝑢𝑅𝑀, se calcula como 𝑈𝑅𝑀/2

J De la fórmula (1): 𝑢𝑉 J

Grados libertad para 5 muestras, 𝜈𝐵 (𝑛𝑉 − 1)

4 De la tabla 2.5: 𝜈𝑉

Tabla 11. 2: Recogida de datos de la verificación indirecta

▪ Comprobación del resultado de la verificación indirecta

Una vez obtenido el resultado de la verificación indirecta (𝐵𝑉 , 𝑢𝑉), se debe comprobar si se encuentra dentro de los valores máximos permitidos atendiendo a la tabla 11.2. Para que el resultado principal de la verificación indirecta sea bueno, el valor absoluto del error sistemático obtenido, 𝐵𝑉, se debe encontrar dentro de los límites superior e inferior indicados en la tabla.

Verificación DIRECTA

Verificación INDIRECTA

Probetas referencia

de 3 niveles energía

𝐵𝑉 + 𝑢(𝐵𝑉) 𝑢𝑉

134

Tabla resumen del resultado

𝑲𝑽𝑹

J

𝑩𝑽

J

𝒖(𝑩𝑽)

J

𝝂𝑽

-

𝒖𝑽

J

Nivel energía 1

𝐵𝑉 no está claramente establecido

Nivel energía 𝑖

Tabla 11. 3: Tabla resumen del resultado

Cada línea corresponde con cada uno de los niveles de energía con el que el péndulo ha sido sometido a verificación indirecta.

136

12. PLANIFICACIÓN TEMPORAL Y PRESUPUESTO

Todo proyecto de ingeniería independientemente de su tipología requiere, para poder llevarse a cabo, una serie de recursos y una planificación espacio-temporal. A continuación se detalla cada uno de ellos.

12.1. PLANIFICACIÓN TEMPORAL

Teniendo en cuenta los objetivos que se pretenden alcanzar en el presente proyecto, las tareas que se deberán realizar durante su ejecución se clasifican en la siguiente tabla:

Nº Tarea Duración

PLANTEAMIENTO DEL TRABAJO 20 días

1 Lectura de la norma UNE-EN ISO-1:2017

Método de ensayo 5 días

2 Análisis de la norma y dudas 4 días

3 Lectura de la norma UNE-EN ISO-2:2017

Verificación directa e indirecta 5 días

4 Análisis de la norma y dudas 4 días

5 Definición del alcance 1 día

6 Realización de la planificación 1 día

7 Reuniones

ELABORACIÓN DE MANUALES DE LAS MÁQUINAS 9 días

8 Conocimiento de las máquinas en el LABRM 2 días

9 Redacción de los manuales 6 días

10 Corrección y modificación de los manuales 1 día

ELABORACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS 21 días

11 Ensayo Charpy 4 días

12 Ejecución de probetas 1 día

13 Verificación de probetas 2 días

14 Verificación directa 3 días

15 Verificación indirecta 3 días

16 Corrección y modificación de los procedimientos 2 días

ELABORACIÓN DE LA MEMORIA 30 días

17 Introducción 1 día

18 Justificación, objetivos y estructura del trabajo 1 día

19 Procedimientos 10 días

20 Manuales de las máquinas 7 días

21 Conclusiones 1 día

22 Planificación y presupuesto 2 días

23 Bibliografía 1 día

137

24 Formato y revisión 2 días

Tabla 12. 1: Distribución de tarea a realizar durante el proyecto Con el fin de conseguir una visualización más clara de la distribución en el tiempo de las tareas anteriores, se muestra a continuación el correspondiente diagrama de Gantt. Éste representa gráficamente el tiempo dedicado a cada una de las etapas lo que permite realizar el seguimiento de las mismas, reflejar las tareas de mayor duración y las que son más críticas para el desarrollo del proyecto.

Por otro lado gracias a este diagrama se puede observar que algunas tareas que aparecen en la tabla 12.1 se superponen en el tiempo. Es el caso de por ejemplo, de las reuniones que se han tenido con el tutor, según se observa en el diagrama, ocupa toda la duración del proyecto. Esto es debido a que todas las semanas se concertaba una cita para aclarar las dudabas que podían ir surgiendo.

Como resultado la duración total del proyecto realizado, teniendo en cuenta únicamente los días en los que se realizaron las tareas es de 84 días.

138

Figura 12. 1: Diagrama de Gantt

139

12.2. PRESUPUESTO

Todo trabajo de ingeniería consume una serie de recursos por lo que en este apartado se trata de mostrar el coste asociado a la realización del proyecto actual.

Dado que no ha sido posible ponerlo en práctica por falta de material en el LABRM, queda abierto para que en un futuro, se ejecute el ensayo Charpy junto con las verificaciones directas e indirectas de manera que sea posible comprobar y perfeccionar el presente trabajo.

Independientemente de esta circunstancia se dejan indicados los aspectos a tener en cuenta para que, en el momento de poner en marcha el proyecto, se pueda calcular el coste total del proyecto.

❖ Maquinaria empleada: Para la realización de este proyecto se ha utilizado la

máquina de ensayo de impacto, el péndulo Charpy. Se debe tener en cuenta la amortización de la misma respecto al precio inicial que se pagó por ella, el coste horario asociado debido a la modernización y al mantenimiento anual.

Máquina

Coste total modernización

Período amortización

Horas trabajo anuales

Coste mantenimiento

anual

Coste horario

amortización

Coste horario mantenimiento

Coste horario

total

€ años h € €/h €/h €/h

Péndulo Charpy

N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A

Debido a que no se podido llevar a cabo el ensayo no se está en condiciones de determinar los costes anteriores, por lo que se deja indicado para la futura puesta en marcha.

❖ Materiales requeridos: durante el ensayo y las verificaciones se debe tener en cuenta el coste total del producto y su vida útil. En lo que respecta a este proyecto debido a la circunstancia anterior, únicamente se tendrá en cuenta el coste total del producto ya que no se ha realizado ningún ensayo.

Material

Coste total producto

Vida útil (nº ensayos)

€ años

Alcohol etílico 50 2

Cepillo púas metálicas

20 1

Pinzas centrado 150 5

Galgas 1300 10

Probetas referencia 1200 1

140

❖ Equipos/Instrumentos: para cada uno de los equipos utilizados en el presente proyecto, aunque se indica su vida útil, solo se tendrá en cuenta en el presupuesto el coste total del producto ya que no se ha podido realizar ningún ensayo.

Equipo/Instrumento Coste total producto Vida útil (nº ensayos)

€ años

Criostato 9000 10

Brochadora 2500 10

Estéreo microscopio 5000 10

Proyector 0 10

Calibre 100 10

❖ Personal: para la realización tanto del ensayo como de los procesos de verificación directo e indirecto, se ha requerido la ayuda de un técnico de laboratorio durante las horas de trabajo en éste y de un ingeniero trabajando las horas equivalentes a la duración de este proyecto.

Personal Sueldo Horas de trabajo

€/hora horas

Técnico de laboratorio 15 N/A

Ingeniero 20 320

Una vez conocido el coste unitario asociado a cada uno de los recursos empleados, se realiza el presupuesto total del proyecto:

141

PRESUPUESTO

Maquinaria Nº horas Coste horario (€/h) Importe

Péndulo Charpy N/A N/A N/A

Total maquinaria: N/A Euros

Materiales Nº ensayos (años) Coste total (€) Importe

Alcohol etílico 2 50 50

Cepillo púas metálicas

1 20 20

Pinzas centrado 5 150 150

Galgas 10 1300 1300

Probeta referencia 1 1200 1200

Total materiales: 2720 Euros

Equipo/instrumento Nº meses Coste total (€) Importe

Criostato 10 9000 9000

Brochadora 10 2500 2500

Estéreo microscopio 10 5000 5000

Proyector 10 0 0

Calibre 10 100 100

Total equipos/instrumentos: 16600 Euros

Personal Nº horas Coste unitario (€/h) Importe

Técnico laboratorio N/A N/A N/A

Ingeniero 320 20 6400

Total personal: 6400 Euros

TOTAL 25720 EUROS

Tabla 12. 2: Tabla presupuesto

El presupuesto del proyecto es de una cantidad de veinticinco mil setecientos veinte euros (25720 €). Debido a que no se ha llegado a ejecutar y comprobar el proyecto, no se tiene en cuenta el coste del producto por ensayo si no únicamente el total del producto.

143

13. CONCLUSIONES Y FUTUROS DESARROLLOS

El objetivo del presente documento era la elaboración de una guía práctica para llevar a cabo el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy y la verificación directa e indirecta de la máquina de ensayo. Tras la realización del proyecto se puede concluir que se han cumplido los objetivos, ya que la memoria que aquí se presenta cumple con todos los requisitos.

El desarrollo de este trabajo permite comprobar en primera persona según se avanza en la ejecución del mismo, la dificultad de acceder a toda la información necesaria para llevar a cabo el ensayo y las verificaciones, siendo necesario consultar dos o tres normas para disponer de toda la información requerida. La necesidad de disponer de toda esta información recopilada en un solo documento justifica la realización de este trabajo.

Por otro lado la lectura y entendimiento de dichas normas estandarizadas (UNE-EN ISO) es solo el primer paso en la elaboración de dicho trabajo. Lo realmente importante es saber trasladar y adaptar dicha información de las normas al ensayo de que se trata y a la máquina de ensayo del LABRM, elaborando procedimientos que, además de ser lo más sencillos y esquemáticos posibles, sean a la vez completos sin dejar nada a conveniencia del operador.

A pesar de cumplir con los objetivos iniciales del proyecto, hubiera sido interesante la realización tanto del ensayo que aquí se describe como la verificación directa e indirecta no quedándose solo en la comprobación general. De esta forma se hubiera podido perfeccionar en gran medida cada una de las partes. Sin embargo, esto no ha sido posible debido principalmente a la falta de material en el LABRM. En cualquier caso todos y cada uno de los procedimientos que aquí se describen son correctos para su realización, simplemente podrían ser perfeccionados poniéndolos en práctica. En cuanto al alcance se trata de un proyecto totalmente 'abierto' en el que, para garantizar que el péndulo Charpy está en condiciones de realizar ensayos conforme a la norma UNE-EN ISO148-1, se podría continuar trabajando en las siguientes direcciones:

▪ Se debería llevar a cabo el desmontaje de cada una de las partes constructivas del péndulo con su posterior montaje, con el fin de limpiar y volver a lubricar cada una de ellas para asegurarse que se encuentran en un perfecto estado para ponerlas a funcionar.

▪ En la operación de mantenimiento de cada una de las piezas, sustituir aquellas que lo requieran, en concreto, los rodamientos.

▪ En cuanto a la cimentación de la máquina de ensayo, sería importante construir una masa como mínimo 40 veces la del péndulo que garantice una perfecta fijación.

▪ Se debería construir una plantilla como a la que se hace referencia en el Anexo 5, para comprobar que se verifican las características geométricas del péndulo en cuanto a la posición del percutor en el plano de simetría de los yunques o la alineación entre el percutor y el brazo del péndulo entre otros.

▪ Se deberían llevar a cabo pruebas de comparación con otro laboratorios en términos de energía absorbida por un lote de probetas. En caso de que las diferencias no fueran apreciables, se realizaría una verificación indirecta.

144

En definitiva se trata de un proyecto en el que existen numerosas líneas futuras de desarrollo con las que se podría completar. La realización de este proyecto ha permitido conocer en primera persona las diversas pruebas que debe superar un péndulo Charpy para que a posteriori, sea considerado aceptable en su utilización, cómo utilizar las máquinas del LABRM involucradas hasta ahora y el método para la elaboración de este proyecto. En definitiva este trabajo ha permitido ampliar los conocimientos de uno mismo, teniendo un primer contacto y viendo la parte más práctica de los proyectos en ingeniería.

146

14. BIBLIOGRAFÍA

[1] L. Toth; H.-P. Rossmanith y T. A. Siewert. (2002). Historial background and development of the Charpy test. US: NIST (National Institute of Standards and Technology).

[2] Enrico Lucon y Chris McCowan. (2011). Impact Testing Yesterday an Today. Boulder, Colorado (US): NIST (National Institute of Standards and Technology).

[3] What is Charpy testing? (s.f.). The Welding Institute Obtenido de: http://www.twi- global.com.

[4] Medidor de expansión lateral CE-CH.(s.f.). Útiles y Maquinarias Industriales S.A. Obtenido de: https://www.umi.es

[5] Charpy Reference and Expertise. (s.f.). Obtenido de: https://lne-charpy.com.

[6] Josue Estrada. Tipos de fracturas mecánicas en los materiales (2007). Obtenido de: http://www.monografias.com.

[7] Estéreo microscopio para laboratorio. (s.f.). Obtenido de: http://www.adendorf.net.

[8] Proyector de perfiles. (s.f.). Obtenido de: http://www.tecnicaenlaboratorios.com.

[9] Norma Española UNE-EN ISO 148-1:2017. Materiales metálicos. Ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy. Parte 1: Método de ensayo.

[10] Norma Española UNE-EN ISO 148-2:2017. Materiales metálicos. . Ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy. Parte 2: Verificación de las máquinas de ensayo.

[11] Trabajo fin de grado: Elaboración de procedimientos de ensayo mecánico de aisladores poliméricos para líneas de alta tensión de Mercedes Gonzalo Faraig. (Junio 2016).

148

ANEXOS

ANEXO 1: EXPANSIÓN LATERAL

La expansión lateral es la cantidad de deformación (contracción) que se produce en la base de la entalla de una probeta Charpy.

149

Se trata de una medida de la capacidad del material para resistir la rotura cuando se somete a esfuerzo triaxiales, tales como los que se producen en el extremo opuesto del plano de rotura (tracción-compresión). Cuanto mayor sea el valor de la expansión lateral, tanto más lentamente el material liberará la energía. Análogamente, cuanto menor sea ésta, con mayor rapidez la probeta liberará la energía.

1. Procedimiento de medida de la expansión lateral El método de medición de la expansión lateral debe tener en cuenta varios aspectos:

▪ El plano de rotura raramente pasa por el punto de expansión máxima en ambas caras de una probeta.

▪ Una mitad de una probeta rota puede incluir la expansión máxima en ambas caras, en una sola cara o en ninguna de las dos caras.

▪ La magnitud de la expansión sobre cada cara de cada mitad, se debe medir con respecto al plano definido por la parte no deformada de la cara de la probeta.

▪ Las dos mitades rotas se miden independientemente.

A continuación se indican los pasos a seguir:

1. Comprobar las caras perpendiculares a la entalla con el fin de asegurar que no se han formado rebabas durante el ensayo de flexión por choque. En caso contrario se deben eliminar frotándolas con una tela de esmeril, teniendo cuidado de que los salientes a medir no se froten.

2. Colocar juntas las dos mitades de la probeta de manera que las superficies originalmente opuestas a la entalla ahora estén enfrentadas una con la otra.

3. Medición de la expansión lateral de una cara de la probeta:

a) Tomar una de las mitades de la probeta rota.

b) Presionar ésta firmemente contra los apoyos de referencia del calibre, con los salientes de la probeta rota contra el apoyo de aquel.

Anexo 1. 1: Calibre para medir la expansión lateral

Entalla

150

c) Anotar la lectura.

d) Repetir este paso con la otra mitad de la probeta asegurándose que se mide la

misma cara.

4. El mayor de los dos valores obtenidos es la expansión lateral de esa cara de la probeta.

5. Repetir este procedimiento para medir los salientes de la cara opuesta.

6. Sumar los valores más grandes obtenidos para cada cara.

Ejemplo:

o Si 𝐴1 > 𝐴2 y 𝐴3 = 𝐴4, entonces 𝐿𝐸 = 𝐴1 + (𝐴3 ó 𝐴4).

o Si 𝐴1 > 𝐴2 y 𝐴3 > 𝐴4, entonces 𝐿𝐸 = 𝐴1 + 𝐴3.

➢ Si uno o más salientes de una probeta se han dañado por contacto con el apoyo, etc., la probeta no se debe medir y esta circunstancia se debe consignar en el informe del ensayo.

151

ANEXO 2: ASPECTO DE LA ROTURA

Algunas veces, la superficie de la rotura de las probetas Charpy se evalúa según el porcentaje de rotura por cizallamiento que se produce. Cuanto mayor es el porcentaje de rotura por cizallamiento, mayor es la resistencia al efecto de entalla del material.

La superficie de rotura de la mayoría de las probetas Charpy presenta una mezcla de rotura por cizallamiento y de rotura por clivaje (frágil).

1. Procedimientos de medida del porcentaje de rotura por cizallamiento

El porcentaje de rotura por cizallamiento se determina normalmente por uno de los métodos siguientes:

a) Se mide la longitud (A) y la anchura (B) de la zona de clivaje (2) (zona 'brillante') de

la superficie de rotura y se determina el porcentaje de cizallamiento (zona 3) mediante la tabla Anexo 2.1.

Anexo 2. 1: Determinación del % de rotura por cizallamiento

152

Anexo 2. 2: Tabla % de cizallamiento

b) Se compara el aspecto de la rotura de la probeta con imágenes tipo de aspecto de rotura como las mostradas a continuación:

Anexo 2. 3: Aspecto de rotura y comparador del % de rotura por cizallamiento

Entalla

153

Anexo 2. 4: Aspecto de la rotura

Dado que la evaluación es extremadamente subjetiva, no se recomienda su uso en las especificaciones.

154

ANEXO 3

3.1. CURVA ENERGÍA ABSORBIDA-TEMPERATURA

La curva de energía absorbida - temperatura (curva KV-T) muestra la energía absorbida (J) en función de la temperatura de ensayo (°C) de flexión por choque para una forma dada de la probeta.

La curva se obtiene uniendo los puntos representativos de valores individuales. La forma resultante de la curva y la dispersión de los valores de ensayo dependen del material, de la forma de la probeta y de la velocidad de choque.

En el caso de una curva con zona de transición, es necesario hacer una distinción entre la zona superior, zona de transición y zona inferior.

A continuación se muestra un ejemplo de curva con zona de transición:

3.2. TEMPERATURA DE TRANSICIÓN (𝐓𝐭)

La temperatura de transición, Tt , caracteriza la posición de la parte fuertemente inclinada de la curva anterior energía absorbida KV - temperatura T. Dado que dicha parte se extiende normalmente sobre un intervalo de temperatura bastante amplio, en general es posible que no se pueda establecer una definición aplicable de la temperatura de transición.

Los siguiente criterios se han encontrado útiles para determinar dicha temperatura:

La temperatura de transición, Tt , es la temperatura a la que:

a) Se alcanza un valor particular de la energía absorbida (𝐾𝑉 = 28 𝐽).

155

b) Se alcanza un porcentaje particular de energía absorbida correspondiente a un valor

de la zona superior de la curva (50%).

c) Se produce un porcentaje particular de rotura por cizallamiento (50%).

d) Se alcanza una magnitud particular de la expansión lateral (0,9 mm).

La elección del método utilizado para definir la temperatura de transición debería estar especificada en la norma o especificación del producto, o se debería establecer mediante acuerdo.

156

ANEXO 4: SITUACIONES NO DESEADAS

Durante el ensayo de flexión por choque con péndulo Charpy, pueden tener lugar diferentes situaciones no deseadas que se deben consignar en el informe del ensayo correspondiente.

a) Rotura incompleta

Si una probeta no se rompe completamente en un ensayo:

▪ La energía de rotura en flexión por choque se puede consignar en el informe

de dicho ensayo. ▪ Se puede calcular también la media con los resultados de las probetas que se

han roto completamente.

Situaciones NO

DESEADAS

Atrancamiento probeta

Exceso capacidad máquina

Inspección después

rotura

Rotura incompleta

157

b) Atrancamiento de la probeta Si una probeta se atranca en la máquina de ensayo:

▪ Los resultados no se deben tener en cuenta.

▪ La máquina se debe verificar cuidadosamente en cuanto a daños que hayan podido afectar a su calibración.

c) Exceso de la capacidad de la máquina La energía absorbida no debe exceder del 80% de la energía potencial inicial. En el caso de que fuera superior a este valor, en el informe del ensayo se debe consignar:

▪ La energía absorbida con la mayor aproximación.

▪ El hecho de que se ha excedido el 80% de la capacidad de la máquina.

d) Inspección después de la rotura Si la inspección de la probeta después de la rotura muestra que cualquier parte del marcado se encuentra en una parte de la misma que está visiblemente deformada:

▪ El resultado del ensayo puede no ser representativo del material.

▪ Se debe consignar esta circunstancia en el informe del ensayo.

158

ANEXO 5: MÉTODO DIRECTO DE VERIFICACIÓN MEDIANTE PLANTILLA

Existe un método directo para la verificación de las características geométricas de las máquinas de ensayo de impacto con péndulo basado en la utilización de una plantilla.

Las características que se pueden verificar son:

▪ Posición del percutor en el plano de simetría de los yunques.

▪ Horizontalidad del eje de rotación del péndulo.

▪ Perpendicularidad entre el brazo del péndulo y el eje de rotación.

▪ Alineación entre el percutor y el brazo del péndulo.

▪ Perpendicularidad entre el plano del percutor y la probeta.

Este método se puede aplicar a todas las máquinas y, en particular, a las máquinas sin plano de referencia sobre la estructura.

La forma y las dimensiones de la plantilla se aprecian a continuación.

159

La plantilla tiene dos extremos (A y B) que se corresponden con las dos posiciones de utilización (A y B).

Anexo 5. 1: Cambio de posición desde A a B con un recorrido a 30 mm del percutor

Antes de utilizar la plantilla, se deben verificar, utilizando un nivel, las dos características siguientes:

a) Horizontalidad del plano de los apoyos.

b) Perpendicularidad entre el plano de los yunques y el plano de los apoyos.

La plantilla se debe utilizar en las dos posiciones (A y B). Según se indica en la figura..., el paso de la posición A a la posición B corresponde a un recorrido del percutor de 30 mm.

160

ANEXO 6: PLANTILLA CON AUTOCAD PARA VERIFICACIÓN DE PROBETAS

En el siguiente anexo se va a explicar cómo se ha llevado a cabo la obtención de la plantilla utilizada en el procedimiento de verificación de probetas con entalla en V.

En dicha verificación mediante proyector y plantilla, se comprueba que las siguientes tres dimensiones se encuentren dentro de los rangos de tolerancias establecidos por la norma:

▪ Ángulo de la entalla (1)

▪ Altura bajo la entalla (2)

▪ Radio de curvatura en la base de la entalla (3)

PROCEDIMIENTO VERIFICACIÓN

PROBETAS

ESTÉREO MICROSCOPIO

PROYECTOR/ PLANTILLA

161

❖ Procedimiento para la obtención de la plantilla

NOTA: Teniendo en cuenta que el proyector es de 50 aumentos, todas las medidas utilizadas en el realización de la plantilla han sido multiplicadas por cincuenta.

1. Dimensiones y rangos de tolerancias que se deben cumplir:

Designación Número


Dimensión nominal

Dimensión AutoCAD

Tolerancia de mecanizado

Ángulo de la entalla 1 45 ° 45 ° ± 2°

Altura bajo la entalla 2 8 mm - ± 0,075 mm

Radio de curvatura en la base de la

entalla 3 0,25 mm 12,5 mm ± 0,025 mm

Anexo 6. 1: Dimensiones nominales y de AutoCAD con sus respectivas tolerancias

Equivale a decir que la profundidad de la entalla debe ser de 2 mm (con aumento de x50, 100

mm). Al ser de dimensiones estándar, la altura debe ser 10 mm.

2. Trazado de la entalla en V en un programa CAD

(El programa CAD utilizado para la realización de la plantilla es AutoCAD).

A la hora de dibujar la entalla en V, se tienen que tener en cuenta cada una de las dimensiones nominales de la tabla 6.1. así como sus respectivos intervalos de tolerancia.

Designación Número


Dimensión nominal

Tolerancia de

mecanizado

Intervalo de tolerancia

Dimensión AutoCAD

Ángulo de la entalla

1 45 ° ± 2° Lím. Sup 47 ° 47 °

Lim. Inf. 43 ° 43 °

Altura bajo la entalla

2 8 mm ± 0,075 mm Lím. Sup 8,075mm -

Lim. Inf. 7,925 mm -

Radio de curvatura en la base de la

entalla

3 0,25 mm ± 0,025 mm

Lím. Sup 0,275 mm 13,75 mm

Lim. Inf. 0,225 mm 11,25 mm

Profundidad de la entalla

- 2 mm ± 0,075 mm Lím. Sup 2,075 mm 103,75 mm

Lim. Inf. 1,925 mm 96,25 mm

a) Se comienza dibujando una entalla en V de dimensiones nominales:

162

▪ Ángulo de la entalla: 45 ° ▪ Profundidad de la entalla: 2 mm (100 mm) ▪ Radio de curvatura en la base de la entalla: 0,25 mm (12,5 mm)

b) Sobre la entalla anterior de dimensiones nominales, se dibuja a 43° el límite inferior (con la tolerancia de -0,075 mm respecto a la dimensión nominal de 2 mm) combinando al mismo tiempo el radio del límite superior e inferior del intervalo de tolerancias.

163

c) Sobre el dibujo anterior, se representa ahora a 47° el límite superior (con la tolerancia de +0,075 mm respecto a la dimensión nominal de 2 mm) combinando al mismo tiempo el radio del límite superior e inferior del intervalo de tolerancias.

d) Una vez que se han combinado los radios y las profundidades de la entalla del límite superior e inferior, se eliminan todas las líneas interiores salvo las dos exteriores, tal y como se muestra a continuación.

164

e) Finalmente el perfil de la entalla en V anterior, se imprime en una plantilla transparente de tal modo que queda como sigue:

165

Anexo 5. 2: Perfil de la entalla en V en AutoCAD (arriba) e impreso en la plantilla (abajo)

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