Ensayo de flexion por impacto

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PRACTICA 4: 
ENSAYO DE FLEXION POR IMPACTO O 
CHOQUE 













David Bueno Sáenz
Grado ingeniería mecánica
Grupo Laboratorio A-3

2. Materiales    Prácticas de laboratorio 
 
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ENSAYO DE FLEXION POR IMPACTO  
 
 
OBJETIVO 
   
Los objetivos de esta práctica consisten en: 
• Realizar  un  ensayo  de  flexión  por  impacto  o  choque con  el  péndulo  Charpy    para  poder 
caracterizar  las  propiedades  algunas  propiedades  mecánicas  de  un  metal  mediante  su 
comportamiento tensión-deformación. 
• Familiarizarse  con  el  empleo  de  estas  técnicas,  la normativa  existente  para  los  ensayos,  las 
unidades de medida, los valores característicos y la nomenclatura asociada a los resultados. 
 
 
MATERIAL 
 
► Tres probetas de tipo Charpy aprobadas por I.S.O (Internacional Standard Organización, ex 
I.S.A) con entallas en V EN acero F1140 (C45; Acero no aleado con un 0,45% de carbono sin 
impurezas) de sección rectangular y entalla en V (Posibles entallas según norma en V o en U) de 
las siguientes dimensiones: 
L=55mm Largo 
W=10mm Ancho 
H=10mm aLTO 
l=10mm (distancia hasta la zona de trabajo) 
 
► Probeta cilíndrica de acero F1140 (C45; Acero no aleado con un 0,45% de carbono sin 
impurezas) según la norma de caracterización del ensayo, de las siguientes dimensiones: 
L=100mm (Longitud de la zona de trabajo) 
Lo=66,3mm (Longitud de la zona de trabajo con diámetro constante) 
φ=6,05mm 
 

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Imágenes 1 y 2: probetas tipo charpy para ensayo de flexión  y probeta cilíndrica para tracción  
 
► Calibre 
► Maquina de ensayo, PENDULO TIPO SATEC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imágenes 3 y 4: péndulo usado y esquema funcionamiento del péndulo Charpy 
 
 
 
 
 
 
 
 

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FUNDAMENTO 
 
En  elementos  sometidos  a  efectos  exteriores  instantáneos  o  variaciones  bruscas  de  las  cargas,  las 
cuales pueden aparecer circunstancialmente en la realidad, su fallo se produce generalmente, al no aceptar 
deformaciones plásticas o por fragilidad, aun en aquellos metales considerados como dúctiles. Por estos 
casos es conveniente analizar el comportamiento del material en experiencias de choque o impacto. 
 
El ensayo de tracción estático nos da valores correctos  de la ductilidad de un metal, no resulta preciso 
para determinar su grado de tenacidad o fragilidad, en condiciones variables de trabajo. 
 
Los ensayos de choque determinan, pues, la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas 
instantáneas, por el trabajo necesario para introducir la fractura de la probeta de un solo choque, el que se 
refiere a la unidad de área, para obtener lo que se denomina resiliencia o Tenacidad a la entalla, siendo 
esta el área que se encuentra bajo la curva Tensión-deformación en la zona plástica, la cual se mide de la 
siguiente manera: 
 
0
2Lr
E
Volumen
E
ARESILIENCI
Aabsorvida
π
== (en el caso de una probeta de sección circular) 
 
 
Grafica 1: Área bajo la curva tensión-deformacion 
Area verde: Resiliencia (energía bajo límite elástico) 
Área amarilla: Tenacidad (energía bajo rotura) 
 
Este concepto, tampoco nos ofrece una propiedad definida del material, sino que constituye un índice 
comparativo de su plasticidad, con respecto a las obtenidas en otros ensayos realizados en idénticas 
condiciones, por lo que se debe tener muy en cuenta los distintos factores que inciden sobre ella. 
 

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Diremos pues que el objeto del ensayo de choque es el de comprobar si una maquina o estructura 
fallará  por  fragilidad  bajo  las  condiciones  que  le impone  su  empleo,  cuando  las  piezas  experimentan 
concentración  de  tensiones,  por  cambios  bruscos  de sección,  maquinados  incorrectos,  fileteados, 
etcétera… 
 
El ensayo que vamos a utilizar en esta práctica para medir la Resilienca es un ensayo de flexión por 
choque  con  el  método  Charpy  utilizando  un  pendulo  tipo  SATEC  para  ello.  Este  péndulo  en  su 
movimiento descendente aplicará la energía de ensayo necesaria, siendo la máxima para nuestro ensayo 
de 300J.  
 
El  método  Charpy  utiliza  probetas  ensayadas  (estado  triaxial  de  tensiones)  y  velocidades  de 
deformación de 4,5 a 7m/s, entorno recomendado por las normas el de 5 a 5,5m/s. 
 
Las I.R.A.M aconsejan realizar el ensayo de choque por el método Charpy, con el empleo de probetas 
entalladas  aprobadas  por  I.S.O  (Internacional  Standard  Organización,  ex  I.S.A)  que  tienen  las 
dimensiones indicadas en la figura. Par esta práctica se ha elegido la opción a con entalla en V. 
 
 
Esquema 1: Dimensiones de las probetas normalizadas. 
 
La  resiliencia  al  choque  resultará,  según  este  método,  el  trabajo  gastado  por  unidad  de  sección 
transversal para romper al material de un solo golpe: 
Joule/cm²) o (Kgf/cm² 
S
A
 K 
0
==ARESILIENCI  
 
Se van a realizar tres ensayos, según normativa (uno por probeta) para determinar la Tenacidad de 
entalla en función de la energía suministrada, indicándose los resultados de la siguiente manera: 
•
Caso a:  ][JEKUoKVEE
ABSORVIDAMAXASUMINSTRAD
=→=  
•
Caso b:  ][_ JEEKUoKVEE
ABSORVIDADASUMINISTRAMAXASUMINSTRAD
=→<  
•
Caso C:  

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o Si S<S0  
S=7,5x7,5 
S= 5X5  
][/_ JELEKUoKV
ABSORVIDADASUMINISTRA
=  
Siendo L el lado de la sección transversal. 
 
 
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 
 
1ª PARTE: TRACCIÓN NORMALIZADA (por choque) 
 
Se  procedió  a  realizar  un  primer  ensayo  de  tracción  por  choque  en  el  péndulo.  De  manera  que  se 
pueda determinar el alargamiento y la estricción.  
 
Para  ello  se  colocó  la  probeta  longitudinalmente  sobre  los  apoyos  del  péndulo  y  se  dejó  caer  el 
péndulo desde una altura determinada (según la energía de impacto a proporcionar) ,de manera que al 
dejar caer el mismo arrastrara, por impacto, de una de los extremos de la probeta, quedando el otro fijado 
a el soporte de la base hasta su fallo por rotura a tracción. 
 
Para este ensayo se le proporcionó una energía de impacto de 108J y se recogieron los resultados. 
 
 
2ª PARTE: ENSAYO DE FLEXIÓN POR CHOQUE 
 
Para esta segunda parte se colocó una de las probetas, como muestra la figura siguiente, simplemente 
apoyada sobre la mesa de máquina y en forma tal que la entalladura se encuentra del lado opuesto al que 
va a recibir el impacto. En la misma figura se puede observar la correcta posición del material como así 
también la forma y dimensiones de los apoyos y de la pena del martillo pendular. 
 

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Probeta CHARPY lista para ensayar 
 
Imagen 5:
 Posición e impacto de la Probeta 
Imagen 6: Posición de la probeta sobre la base del péndulo 
 
Para su rotura, en este caso por impacto del péndulo en su movimiento descendente sobre la parte 
trasera de la entalla, se determinó primero cual era la energía de impacto que queríamos impartir sobre la 
probeta y se calibró entonces la altura del péndulo antes de dejarlo caer en función de esta energía. 
 
Este ensayo se repitió un total de tres veces con tres probetas distintas con las siguientes energías de 
impacto: 300J, 250J y 200J. 
 
 
RESULTADOS  
 
1ª PARTE: TRACCIÓN NORMALIZADA (por choque) 
 
Se obtuvieron las siguientes mediadas sobre la probeta: 
mm
final
9,3=φ   
mmL
final
9,71=  
Con estos datos procedemos a determinar la alargación y estricción por impacto de la siguiente 
manera: 
%84,8100
3,66
3,669,71
100(%) =⋅
−
=⋅
−
=
f
of
L
LL
TOALARGAMIEN  
%53,35100
05,6
9,305,6
100(%)
0
0
=⋅
−
=⋅
−
=
φ
φφ
f
ESTRICCIÓN  

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2ª PARTE: ENSAYO DE FLEXIÓN POR CHOQUE 
 
Se obtuvieron los siguientes resultados: 
 
CASO 
Energía 
Suministrada (J) 
Energía Absorbida 
(J) 
Nomenclatura 
A  300  66  KV=66J 
B  250  100  KV250=100J 
C  200  148  KV200=148J 
 
 
Comparando  la  tensión  de  rotura  frente  a  las  diferentes  energías  por  impacto  aportadas  las  cuales 
vienen dadas en función de la velocidad de aplicación de la carga, observamos que el área bajo la curva 
de tensión-deformación hasta la rotura (tenacidad a la entalla) es mayor, y por tanto el valor absoluto de la 
energía absorbida, cuanto menor sea la energía de impacto aplicada.  
 
ENERGIA IMPACTO
0
20
40
60
80
100
120
140
160
E.APLICADA
E.ABSORBIDA
Serie1
 
Gráfica 2: Tenacidad a la entalla 
 

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CONCLUSIÓN  
 
Mediante el ensayo de flexión por choque hemos conseguido: 
 
1.
Caracterizar y diferenciar las propiedades mecánicas de un acero frente a cargas de flexión por 
impacto  y  de  tracción  por  impacto  o  choque,  midiendo  la  energía  que  el  metal  es  capaz  de 
absorber hasta su rotura cuando aplicamos diferentes energías de impacto: 
 
a.
 Comparando la tensión de rotura frente a las diferentes energías por impacto aportadas las 
cuales vienen dadas en función de la velocidad de aplicación de la carga. 
 
b.
Observamos,  por  lo  anteriormente  expuesto,  que  el  área  bajo  la  curva  de  tensión-
deformación hasta la rotura (tenacidad a la entalla) es mayor, y por tanto el valor absoluto 
de la energía absorbida, cuanto menor sea la energía de impacto aplicada.  
 
c.
Concluimos  en  la  lógica  de  esta  última  afirmación  puesto  que  a  mayor  velocidad  de 
aplicación de la carga o energía de impacto que el metal tiene que absorber, menos tiempo 
dispone el mismo para reordenar su estructura cristalina mediante cambios por dislocación, 
volviéndose una estructura menos plástica, con un menor valor de tenacidad a la entalla 
con altos valores de impacto. 
 
2.
Familiarizarnos con estas técnicas de ensayo, sus fundamentos y objetivos. 
 
3.
Familiarizarnos un poco más con el empleo de herramientas en el laboratorio.