Altres assajos mecànics

Altres assajos mecànics#

Assaig de Charpy#

En el cas de l’assaig de tracció hem vist com reacciona el material a esforços progressius. Si volem saber com es comporta en front d’esforços aplicats de forma molt ràpida ens caldrà un assaig d’impacte, com es el cas del pèndul de Charpy.

A l’assaig de Charpy la proveta amb una secció i enclusa en forma de V determinades es col·loca a la part inferior de la trajectòria d’un pèndul, interceptant un martell. La diferència entre l’energia potencial inicial del martell i la final serà la consumida en el trencament de la proveta. Podem mesurar la resiliència del material com el quocient d’aquesta diferència d’energia entre la secció de la proveta a la zona de l’entalla (J/mm²).

En aquest vídeo podem veure el desenvolupament de l’assaig

Assaig de duresa#

Si bé a mineralogia s’utilitza l’escala de Mohs, basada en la comparació amb 10 minerals arbitraris, els assajos tecnològics de duresa utilitzen diversos tipus de penetradors que difereixen en forma, material i mides, amb el que s’exerceixen forces sobre la mostra i es mesura l’empremta que hi deixa. Podeu tenir una idea d’aquesta diversitat a la següent taula[AWBC17] d’assaigs típics:

Assaig	Penetrador	Càrrega	Aplicació
Brinell	Bola de 10 mm	3 000 kg	Ferro i acers fosos
Brinell	Bola de 10 mm	500 kg	Aliatges no fèrrics
Rockwell A	Con de diamant	60 kg	Materials molt durs
Rockwell B	Bola de 1/16 polzades	100 kg	Llautó, acer de baixa resistència
Rockwell C	Con de diamant	150 kg	Acer d’alta resistència
Rockwell D	Con de diamant	100 kg	Acer d’alta resistència
Rockwell E	Bola de 1/8 polzades	100 kg	Materials molt tous
Rockwell F	Bola de 1/16 polzades	60 kg	Alumini, materials tous
Vickers	Piràmide de diamant	10 kg	Materials durs
Knoop	Piràmide de diamant	500 g	Tots els materials

Assaig de duresa Brinell#

A l’assaig de duresa Brinell s’utilitza una bola de diàmetre D (mm) d’acer trempat (HBS) per a materials tous amb la que s’aplica una força F (N), i de carbur de tungstè (HBW) per a materials durs.

Es mesura el diàmetre d (mm) de l’empremta deixat i el valor de la duresa bé donat:

\(HB=0,102\cdot \Large \frac{2 F}{\pi D (D-\sqrt {D^2-d^2})}\)

from IPython.display import YouTubeVideo
YouTubeVideo('RJXJpeH78iU')

Assaig de duresa Vickers#

A l’assaig de duresa Vickers el penetrador és una piràmide de diamant amb un angle base de 136º.

Es mesura la diagonal de l’empremta d (mm) i i el valor de la duresa bé donat per: \(HV \simeq 0,1891\cdot \large \frac{F}{d^2}\)

from IPython.display import YouTubeVideo
YouTubeVideo('7Z90OZ7C2jI')

O podeu clicar a l’enllaç: https://www.youtube.com/watch?v=7Z90OZ7C2jI

Assaig de duresa Rockwell#

L’assaig Rockwell és el mètode més utilitzat, ja que és molt pràctic. Una màquina, que pot variar la força aplicada i canviar de penetrador, mostra en pantalla automàticament la duresa del material en mesurar l’increment de la fondària de l’empremta a la mostra.

La màquina inicialment aplica una força petita, per eliminar la part elàstica, i registra el desplaçament en fondària r en aplicar una segona força superior. El valor de la duresa és:

\(HR = N - \large \frac{r}{s}\)

on \(N\) i \(s\) son paràmetres que depenen de l’escala Rockwell utilitzada (HRA, HRB …)

from IPython.display import YouTubeVideo
YouTubeVideo('G2JGNlIvNC4')

O podeu clicar a l’enllaç: https://www.youtube.com/watch?v=G2JGNlIvNC4

Assaig de fatiga#

Quan apliquem un esforç a un material de forma cíclica moltes vegades aquest poc trencar-se, fins i tot amb esforços petits, com podem observar a la figura. Aquesta gràfica, anomenada corba de Wöhler o corba S-N, mostra la intensitat de l’esforç necessari en front del nombre de cicles (en escala logarítmica) per trencar el material. Així com per l’alumini trobarem un nombre de cicles suficient (vida a fatiga) per a qualsevol esforç, per petit que sigui, en el cas de l’acer trobem un límit de fatiga: esforços per sota d’aquest valor mai trencaran el metall.

from IPython.display import YouTubeVideo
YouTubeVideo('LhUclxBUV_E')