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dimensiones según norma,si la al�ura de caída del péndulo ee de 5 ft,

e- t... ,
-
,

32) Calcule •:!.os :valoree de ·resilj_encia KC0 y kCO para un ensayo -Charpy,
" con.=-probeta··.entall-ada en· U de J.O, 05 . .x 10,05 .. x 55 � 3 y profúndidad de
entalla 4,95:mm si la·altura de caída del péndulo es de 1,45 m,la
energia ·potenctar-en epoeo es de 295·J y la "áítura maxima luego de
romper la probeta 0,95 m.
_C.ª,lqule.·.la �:r�siliencia �(:kcU.)::par-a -un·-ensa�ro Charpy, con-probeta ·de
·
dimensionÉ:e 'según ,norma.,si la aJ:tura de caída del -péndulo es de 1·;6 m
la energia potencial del 1 péndulo es de 300 J al soltarlo,.y la altura
máxima luegd. dé ..romper.'·' .a.- -probeta es de 1, 2 m.
34) Calcule �la resiliencia para un ensayo Charpy con probeta normalizada
, de--.entalla n U,con un··péndulo ·cuyá"altura ·de caída es de 1,6 m y de
.·...energía,potencial-máxima. de 30.kgfm, si la altura máxima que alcanza·
·. el péndulo luego· de-- r�mper la probeta es de f, 2 m.
..
"
..:..;..=- .__. -�-
- ---••-- ----· ·�

@) Calcule los valoree de resiliencia KC y kC para un ensayo Charpy,con

probeta entallada en V de 9,95 x 9�95 x 54,7 y con una entalla en
ojo de cerradura de 5,05 mm de profundidad si la de caída del péndulo
se vroduce desde 1,55 m, la energía potencial en reposo es de 30 kgfm
y la altura máxima luego de romper la probeta 1,35 m.
42) Calcule los valores de resiliencia KC y kC para un ensayo Charpy,para '--­
probeta entallada en ojo de cerradura dé dimensiones normalizadas,con
altura de caída del péndulo de 1,6 m, energía potencial en reposo de
30,0 kgfm y altura máxima luego de romper la probeta fue 1,28 m.

43) Calcule los valores de resiliencia KC y kC para un ensayo Charpy,ccn

probeta entallada en ojo de cerradura de dimensiones normalizadas si
la altura de caída del péndulo· fue 4,5 ft,la energía potencial en re­
poso de 225 ftlbf y la altur� máxima luego de romper la probeta fue
0,9 ft.
44) Calcule los valore� de resiliencia KC y kC para un ensayo Charpy,con
probeta entallada en ojo de cerradura de dimensiones nor�alizadas si
• ,, ,. la altura de caida del péndulo fue 1, 7 m,la energía potencial en re­
poso de 300 J y la altura máxima luego de romper la probeta 1,4 m.
 ,.. -=-··e Caleu lé=l et;=.-.," e 1·0-c itiad de -11:rrpd:c Lo ·de1 gólped:ti'"'O'"'"t.--' ..,.c'"u....,t..,..1 +-t;....
ensayo Charpy_ . la ,energía-en reposo del gol eador es 30 kgfm y BU
1,a,
1""'ac---"'1...,a..--pr,,-,1..-u•+b=e""'Lt--,a::r--ce..,..nr---ra.,..,rn-1--
1

masa 20 kg: ¿El valor obtenido está dentro de los limites fijados por
las normas.? __ -------·- _ ·.......-: ==-····-- ------ - · ___ . ··--· ____ ___ -

52) Calcule-la-velocldad-de impacto-del go�peador·contra la probeta en un

ensa.yó-Charpy si la energía-en" re oso del golpe'ador.. e's '294 j º y -BU
masa 21 kg. ¿El. valor obtdnido está dentro de los limites fi ados por
las normas.:...como valor recomendado?.

53) Calcule la velocidad de impacto ñ

del golpeador contra la probeta en un
ensayo--'Charpy · si ·1a energía 'l�' -"feposo del golpeador es 300 J 'Y la al­
tura de calda del péndulo es de 1,2 m. ¿El valor obtenidn e tá dentro
de los limites fijados por las normas como valor recomendado?.
•
- -- :....: ..-• ., .. ·-·- • --......, __ -.J_'- ·- .• --- • - • ·-·
- ..... ...__,"',__ _,_ -�-

54) Para uñ péndulo con una energía de impacto de 300 J y una masa de
golpeador de 20 4 kg se pide calcular: a)la altura_H desd donde se
lanza el péndulo; b)la velocidad de ·impacto. ¿Este últimó valor está
.dentro de los .limites recomendados por las nor·mas para Charpy?.

Se desea diseñar un péndulo para ensayos Charpy con los siguientes

paré.metros: aienergía potencial máxima 30 kgfm -y b)velocid d de
impacto 5,5.m/s. Despreciando las �érdidae-por fricción ¿cuál debe
ser: a)la masa del golpeador en kg y b)la. altura del disparo H en m.
62) Se desea diseñar un péndulo para ensayos Charpy con los siguientes
parámetros: a)energía potencial máxima 300 J y b)velocidad de impacto
5,24 m/s. Despreciando las pérdidas por fricción ¿cuál debe ser: a)la
masa del golpeador en kg y b)la altura del disparo H en m?.
63) Se desea diseñar un péndulo para ensayos Charpy con los siguientes
parámetros. )energía potencial máxima 300 J·-y b)velocidad de impacto
5 48 m/s. ¿Cuáles serán, si\R = 1,0 ro el ángulo de disparo Y la masa
----·- - �.del golpéador? .
t;::::.,64) Para un péndulo con una masa de golpeador de 50 lbf y altura de di e--
.....,
paro 4., 75 ft se pide calcular: a)la energía en reposo de 1 golpeador
en kgfm y J;b)la velocidad de impacto. ¿Este último valor está dent,o
de los limites recom�ndados pbr las normas para Charpy?.
 C":\ Ülrp.é-rrdir:hr-d , -g en e · puno e réposo Iorma · un
\:,Y ángulo de 141�-eon la vertical.Si . el ángulo que alcanza luego de
r·omper la probeta es.. 60 º • ¿Cuánto valen la energía inicial y la
energía. absorbida:.;.Por la _probeta::.eR J -y kgfm? Desprecie las·.. pérdi- · -
das.por�fricción. ...
.•._ .• _ ...____ • ---· ·- _.,.

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➔ 9 1s···kg-··que:: en ·-� 1 -: u
reposo tiene una energía de 290 J. Si-para romper la -probeta se nece­
sita· una energía de 210. J.·-: ¿Cuánto- valen. los ángulos ·qu� for�a el
péndulo con la vertical en los puntos de-máxima.energía potencial
antes.y despues del choque?._
·--··--· -· -· -·-
73) El i,é��'f{iI�"-ci�i'iña�rr;á�Üina. de. ��;;:y��--���� �i'_:p�nto. d�···i�nzamieñto·� for ­
ma, __ J.m.- .�x:igu_lo d� .. . 119..º" _con una .energía. de 30 kgfm. -Si- el· .ángulo gue al­
canza .:.luego:::-d e '.r-óinper la probeta es-ae···aa" ¿Cual es la energía ·absor­
bida por li probeta en kgfm y J?.Desprecie las pérdidas por fricción
. .
·
74) El péndül6 ·a�· una máquina de ensayo, -�n-·el punto de lanzamiento, for­
ma un ·ángulo:::- de 110 º con una energía de -310 J. Si- el ánguio·• qÚe af- .
canza luego de romper la probeta es de 88 º ¿Cual es la energía absor­
bida por la:"'probeta en kgfm y J?: Desprecie las pérdidas por fricción.

Se ui:,iliza u�. péndulo de R _ = O.,� m\ y .masa 21 kg que en el punto de

reposo tiene una energía de 31,1 kgfm. Si para romper la probeta se
necesita una energía de 20 J. ¿Cuánto valen los ángulos que forma el
péndulo con la vertical en los puntos de máxima energía potencial
antes y despues del choque?.
82) Se dispone de un péndulo de radio R = 1,15 m con mg= 18,5 kgf y ángulo
desde donde cae la masa· 113 º . Se desea saber: a)velocidad de impacto;
b)energía cinética en el momento del impacto; c)máximo ángulo que el
péndulo puede formar con la vertical luego de la rotura de la probeta.
Energía abeobida en la rotura: 3/8 de la energía inicial.

83) Para un péndulo de radio R=0,82 m la velocidad de impacto resulta de

da 5,24 m/s. Si el ángulo a2 que alcanza luego de romper la probeta
es de 90Q se pide: a) la relación entre ese ángulo ( a2) y el de dis-­
paro (al) y b) la relación entre la energía absorbida y la. inic i.al.

84) En un péndulo Qe R = lm y m= 20 kg se desea establecer los ánguloE �€

dieparo para alcanzar energías de impacto de 300 J y 160 J.¿Se podrian
realizar ensayos Charpy válidos en ambos casos? .

...:: .
 UTN- FRBA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
TRABAJO PRÁCTICO N!l9: IMPACTO Entrega: 19/1 O / 201 8

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Grupo Ejercidos de Impacto

Nº 5 Responsable: DI Santo, MaUas. Página 1 de 8
 UTN - FRBA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA
TRABAJO PRÁCTICO Nll9: IMPACTO
Entrega: 19/1O/ 2018

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Grupo Ejercidos de lmpedo

Nº 5 Responsable: DI Santo, Matfas. Péglna 2 de 8

-
 UTN - FRBA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
TRABAJO PRÁCTICO N!19: IMPACTO Entrega: 19/1 O/ 2018

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Grupo Ejercicios de Impacto

Nº 5 Responsable: DI Santo, Mallas. Péglna 3 de 8
 UTN-FRBA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
TRABAJO PRÁCTICO Ngg: IMPACTO Entrega: 19/ 10 / 2018

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Grupo Ejercicios de Impacto

Nº 5 Responsable: DI Santo, Metías. Página 4 de 8
 UTN-FRBA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
TRABAJO PRÁCTICO N09: IMPACTO Entrega: 19/10 /20 18

Se2)C.:n N ORMA S z v <~ 5 [ r;l _;

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Grupo Ejercicios de lmpado

Nº 5 Responsable: DI Santo, Matlaa. Péglna 5 de 8
 UTN-FRBA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA
TRABAJO PRÁCTICO NQS: IMPACTO
Entrega: 19/10 / 2018

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Grupo Ejercidos de Impacto

N" 5 Responsable. DI Santo, MaUaa. Página 6 de 8
 UTN - FRBA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA
TRABAJO PRÁCTICO N!19: IMPACTO Entrega: 19/10 /2018

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Grupo EJerclclos de Impacto

N" 5 Responsable: DI Santo, Matlas. Página 7 de 8
 UTN - FRBA lDEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECÁNICA
TRABAJO PRÁCTICO N119: IMPACTO IEntrega: 19/10/2018

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Grupo I Ejercidos de lmpecto l

Nº 5 ¡
· Responsable: DI Santo, Mallas. 1 Página 8 de 8
 Ejercicios de tenacidad

1.4) Calcule los valores de resiliencia KC y kC para un ensayo Charpa con probeta entallada en V, de
dimensiones normalizadas, si la altura de la caída del péndulo es de 1,35 m, la energía potencial en reposo
es 33,5 kgfm y la altura máxima luego de romper la probeta 0,54 m.

Ea = 30Kgfm
H =l.35m
h = 0.54m

Eª = Ea(1 - _É_)
H
~ Eª = 33.5KgiJ 1 - O.S 4 m) = 20.lKgfm = 197.111
..1 1.35m
Sn = lc~lcm- 0.2cm) = O.Bcnl

Kcv= Ea = 20.lKgfm = 25.125Kgfm/ cm- = 246.391 / cd-

5 11 O.Bcnl

2.4) Calcule los valores de resiliencia KC y kC para un ensayo Charpa, con probeta entallada en V de 10,05 x
10,05 x 54,5 y profundidad de entalla 1,95 mm si la altura de caída del péndulo es de 1,5 m, la energía
potencial en reposo es de 295 J y la altura máxima luego de romper la probeta 1,2 m.

E 0 = 2951
H = 1.5m
h = 1.2m

Eª = Ea( 1 - _!) ~
H
Eª = 2951( 1 _ 1. 2 m) = 591 = 6.0l6Kgfm
l.5m
5 11 = 1.005c~l.005cm-0.195cm) = 0.81405cm2

Kcv= Ea = 6·016 Kgfm = 7.3902Kgfml cm2 = 72.47711 / cm2

sn 0.81405cm2

3.4) Calcule la resiliencia para un ensayo Charpa con probeta normalizada de entalla en U, con un péndulo
cuya altura de caída es de 1,6 m y de energía potencial máxima de 30 kgfm, si la altura máxima que alcanza
el péndulo luego de romper la probeta es de 1,2 m.
E 0 = 30kgfm
H = 1.6m
h = 1.2m

Eª = E 0 ( 1-_É_)
H
~ Eª = 30KgiJ 1- 1. 2m) = 7.5Kgfm = 73.551
.. 1 1.6m
S" = lc~lcm-0.5cm)= 0.Scm2
Ea 7.SKgfm
Kcv = - = 2 = l5Kgfml cm = 147.ll / cm
2 2
5 11 0. 5cm
4.4) Calcule los valores de resiliencia KC y kC para un ensayo Charpy, con probeta entallada en ojo de
cerradura de dimensiones normalizadas si la altura de caída del péndulo fue 1,7 m, la energía potencial en
reposo de 300 J y la altura máxima luego de romper la probeta 1,4 m.

E 0 = 30ol
H = l.7m
h = l.4m

Eª = E0 1 - -[ h]
H
~ ( 1.4m)
Eª = 3001 l - - - = 52.941 = 5.398Kgfm
l.7m
S11 = lcm(lcm-0.5cm) = 0.5cm2

Kcv = Ea = 5 -393 K~fm = 10. 796Kgfml cm2 = 105.881 / cm2

si) 0.5cm

5.4) Para un péndulo con una energía de impacto de 300 J y una masa de golpeador de 20,4 kg se pide
calcular: a) la altura H desde donde se lanza el péndulo; b) la velocidad de impacto. ¿Este ul mo valor esta
dentro de los límites recomendados por las normas para Charpy?
E0 = 3001
m= 20.4Kg
Eo = Ec
a)Ep = mg.H
H= Ep = 3001 =l, 5m
mg 20,4Kg.9,80665m/ seg 2

b)E0 = !mv2 ~ V = 2·300l = 5.42ml seg

2 20.4Kg
Está dentro del rango recomendado de 5m/seg a 5.5m/seg

6.4) Para un péndulo con una masa de golpeador de 50 lbf y altura de disparo 4,75 se pide calcular: a) La
energía en reposo del golpeador en kgfm y J; b) La velocidad de impacto. ¿Este ul mo valor esta dentro de
los límites recomendados de las normas para Charpy?

m = 501bf = 22.68kgf
H = 4.75 ft = 1.4478m
a)Ep = mg.H = 22,68Kg.9,80665m/ seg 2 .l,4478m
E p = 322,0121 = 32,836Kgfm

1 2 2.322,0121 = 5 32 m l se
E p = - mV ~ V=
2 22 ' 68Kg ' g
El valor está dentro de los límites entre 5m/seg y 5.5m/seg.
7.4) El péndulo de una maquina de ensayo, en el punto de lanzamiento, forma un ángulo de 110º con una
energía de 310 J. Si el ángulo que alcanza luego de romper la probeta es de 88º ¿Cuál es la energía
absorbida por la probeta en kgfm y J? Desprecie las perdidas por fricción.

E 0 = 3101
a 1 = 110º
ª2= 88º
Ea = m.g.R(cosα2 – cosα1)

Eo = m.g.R (1 - cosα1) → 310 J / (1 - cosα1) = m.g.R

Ea = 310 J / (1 - cosα1) . (cosα2 – cosα1)

Ea = 310 J / (1 + 0,3420) . (0,0348 + 0,3420)

Ea = 87,04 J ; = 8,875 kgfm

8.4) En un péndulo de R = 1m y m = 20 kg se desea establecer los ángulos de disparo para alcanzar energías
de impacto de 300 J y 160 J. ¿Se podrían realizar ensayos Charpa validos en ambos casos?
R=lm
m= 20Kg
l)E0 = 300J
mV2 3 ooJ. 2
E c = - - =} V= = 5,47 mi seg
2 20Kg
Está dentro de los límites establecidos.

Ec =Ep =mg.R(l-cosa1) ~ ª1 =cos-1[1- mE;R] =cos-1[1- 20Kg.9,80!~~:l seg2.1m]

a 1 = 121º58'
2)E0 = 1601

m-
Ec = - v2~ V= - - = 41n / set,'ª
1601.2
2 20Kg
En este caso no se podrá realizar un ensayo Charpa válida, ya que la velocidad no entra en el rango
admisible

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22l Calcule los valores de energia absorbida en lbfftj kgfm y J~ y de re-

eiliencia KC y k.C para un ensayo Cha.rpy con probeta en.ta.liada en V
de dimens.1 ones normal iza.das si la altura de ca ida de 1 péndulo es de
4 75 ft ~ 1 a. ene r ·g ia potencial en reposo 25 O 1 bf ft "Y la a 1 tura n &.'tima
J

lue o de romper la probeta. 'li, 56 ft -

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)en rs:i cinética en el momento d 1 impacto,, c)máximo angulo que el
pénd lo puede armar con la vertical lue o d a rotu a de la probeta.
En rgi· - bsobida en la ro ur : 3/8 d la nsr ia inicial.

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Mediciones y Ensayos Industriales. Cur?o S4051 2015 Grupo Nº3

Ensayo de Tenacidad

Obietivo: Determinar la tenacidad de un acero mediante la medición de la energía absorbida

por la probeta en el ensayo de Charpy.

Máquina del ensayo Utilizada:

Péndulo Amsler de origen suizo, apto para ensayos Charpy e Izod. Velocidad y energía
de impacto variable por escalones.

Posee Registro de energía lineal.

Verificación de la máquina de ensayo.;

El procedimiento depende de la norma considerada, las de mayor uso en nuestro país

son: IRAM- IAS U 500-18 y ASTM E23

La norma IRAM establece dos métodos de verificación:

• Método Directo: se verifican las 4 elementos esenciales de la máquina (cuerpo,

péndulo, apoyo de las probetas, dispositivo indicador de la energía absorbida)
• Método Indirecto: se comparan los valores de energía absorbida determinados
con una máquina patrón, y los obtenidos con la máquina a verificar.

Según ASTM la verificación se realiza por dos métodos:

• Inspección de las partes sometidas a desgaste para satisfacer las exigencias de las
normas.
• Ensayo de la probeta patrón, donde se obtienen niveles de energía absorbida
(bajo, medio, alto) utilizando el péndulo del equipo.

La verificación tiene una validez de 1 año, o en su defecto hasta que se efectúen ajustes,
reparaciones o reemplazos de piezas.

Procedimiento del ensayo Charpv:.

Verificación y corrección del cero de la escala

a) Verificar perdida de energía del sistema.

b) Colocar el péndulo en posición de máxima energía potencial y trabarlo.
e) Colocar el indicador en la posición de fondo de escala (máxima energía absorbida).
d) Quitar la traba y liberar el péndulo.
e) Registrar el valor de la energía absorbida.
 Mediciones y Ensayos Industriales. Curso S4051 2015 Grupo Nº3

f) Los valores leídos en escala son directamente el valor de la energía absorbida por
¡\J{) rozamiento-- d~ojinetes,=-~~~s j_s,.t:en~de1 ··· · ai:r-e, -res=i:st-encia---del- in dicado4.
desplazam-ient0"d~l a pr<?beta, ~
g) Se debe indicar siemp~e la temperatura de ensayo (en nuestro ensayo: temperatura
ambiente) .

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>---·· ._ ,
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La probeta se coloca apoyada y con la entalla en la cara opuesta a la que recibe el golpe. La
distancia entre apoyos es de 40 mm, se efectúa el centrado de la probeta con la herramienta dada
por el fabricante del péndulo con el objetivo de que el impacto este alineado a la entalla.

Por seguridad el dispositivo tiene una traba y se suelta suavemente el péndulo. Para el frenado,
se deja efectuar la oscilación de ida del péndulo hasta que alcance su máxima altura luego del
impacto del golpeador sobre la probeta. Luego en la carrera de retomo se frena el golpeador.

Se considerará válido el ensayo si la probeta se ha roto en dos fragmentos separados o

débilmente unidos y que siempre hayan sido expulsados de la zona de impacto. En el caso que
queden débilmente unidos deben ser separados con la mano.

Primer Ensayo. Probeta Nºl:

Norma de Método de ensayó Charpy a la Flexión por impacto sobre probeta de acero apoyada
con entalladura en V.

IRAM-IAS U 500-16

¡ _ :

-
-f\.~-18 s s --

Probeta No Normalizada con entalla en V de profundidad 2 mm y radio de acuerdo 0,25 mm.

(Las medidas de la probeta están fuera de las tolerancias de una probeta normalizada)

!I
 Mediciones y Ensayos Industriales. Curso 54051 2015 Grupo NQ3

Péndulo : 20kgf

Altura Inicial H = 1,56m

Energía Potencial en reposo: AO= 300Nm

Temperatura Ambiente.

Energía absorbida mostrada en el indicador : 14,2 kgfm.

Podemos decir que se trata de un material poco tenaz, ya que consume poca energía antes de
romper. De todas formas el material es más tenaz que el segundo ensayo realizado.

Energía absorbida en la rotura de la probeta es 14,2 kgfm.

Valor del lateral antes de ensayar es 9,6mm

Valor lateral de la entalla 9,7mm

El Valor de expansión lateral es 11,4mm

Largo Total de la Probeta 54,5mm

La superficie neta será:

Sn = a x (p - pe)

Sn = 9,6 (9,7 mm - 2 mm)

lsv = 73, 92 mm2 = o, 74 cm2 1

Resiliencia:

Ea(kgfm ) 14,2 kgfm

kCv = Sn(cm2 ) = O, 74 cm 2

J
kcv = 19, 19 kgfmJ
cmZ
/

IKcv = 188, 18-/4zl v

Expansió n lateral o Ensancha miento Lateral:

 Mediciones y Ensayos Industriales. Curso S4051 2015 Grupo Nº3

L~ Af-Ao A1 ,¼MM - 9,GMJI'\ X 400.

.Ao °i,G/1'\M

Zona Dúctil

También puede determinarse en el plano de la fractura, el área de zona dúctil o directamente el

% de la misma.

Esta probeta presenta una fractura con zona frágil del 30% aproximado y una zona de fractura
ductil del 70% aproximado.

Segundo Ensayo - Probeta Nº2

Norma de Método de ensayo Charpy a la Flexión por impacto sobre probeta de acero apoyada
con entalladura ojo de cerradura o U. ,
'\\ u : -,,
__e,~ f
IRAM-IAS U 500-106

------ - ,-- -
Probeta Normalizada con entalla en U o-ojél=cl~w adm:a. De 5mm de profundidad y radio de
acuerdo 2 mm. (Las medidas de la probeta y su entalla están dentro de las medidas y
tolerancias)

i_)

( L.arga to.as .
Tolerane,as tAoe.ho·. y Espesort ~.025
Angulo! ·f>

Valor del lateral antes de ensayar es 10mm

Valor del lateral de lado de la entalla es 10mm

Largo Total 55mm

Mediciones y Ensayos Industriales. Curso S4051 2015 Grupo Nº3

El Valor de expansión lateral luego del ensayo es 10,03mm

V
Energía absorbida: 2,2 kg:fm. Podemos decir que se trata de un material muy {)000-tenaz,
ya que consume poca energía antes de romper.

Energía absorbida en la rotura de la probeta es 2,2 kgfm.

La...lltperficie neta será:

Sn = a X (p - pe)

Sn = 10,00 mm (10,00 mm - 5 mm)

lsn = 50,00mm2 0,50 cm2 I

Resiliencia:

Ea(kgfm) 2,2 kgfm

kCv = Sn(cm2 ) = 0,50 cm2

lkcv = 6, 6 k;~:11
IKcv = 64, 72-/,;;zl

Expansión lateral:

ªt - ªo 10,03 mm - 10,00 mm
L= - - - = - - - - - - - - x l O O
a0 10,00mm

IL = o, 3 %1

Zona Dúctil y Zona ErJJgil:

Se puede determinar aproximadamente el plano de fractura. El área de zona dúctil es del 10%
aproximado y el área de la zona ductil es del 90% Aproximadamente.

,1