Pruebas de impacto
El ensayo de impacto mide la capacidad de un material para soportar fuerzas repentinas y de alta velocidad, proporcionando una visión clara de cómo absorbe energía y, en última instancia, falla. Al capturar este comportamiento bajo carga rápida, los ingenieros obtienen una comprensión fundamental de la tenacidad, la durabilidad y el rendimiento en condiciones reales. Estas pruebas ayudan a predecir cómo responderá un producto a los impactos en servicio, ya sea un componente estructural, un producto de consumo o una pieza crítica para la seguridad, lo que convierte el ensayo de impacto en un paso clave para diseñar materiales más resistentes y fiables.
¿Por qué son importantes las pruebas de impacto?
La resistencia al impacto es una de las propiedades más importantes que debe considerar un diseñador de piezas y, sin duda, la más difícil de cuantificar. La resistencia al impacto de una pieza es, en muchas aplicaciones, una medida crítica de su vida útil. Más importante aún en la actualidad, implica el complejo problema de la seguridad del producto y la responsabilidad civil.
Se debe determinar:
- Las energías de impacto que se espera que reciba la pieza durante su vida útil.
- El tipo de impacto que liberará esa energía y, a continuación,
- Seleccionar un material que resista tales agresiones durante la vida útil prevista.
Las tensiones internas de moldeo, la orientación del polímero, los puntos débiles (por ejemplo, líneas de soldadura o áreas de entrada) y la geometría de la pieza afectarán al rendimiento ante el impacto. Las propiedades de impacto también cambian cuando se añaden aditivos a los plásticos, como los agentes colorantes.
Las tensiones internas de moldeo, la orientación del polímero, los puntos débiles (por ejemplo, líneas de soldadura o áreas de entrada) y la geometría de la pieza afectarán al rendimiento ante el impacto. Las propiedades de impacto también cambian cuando se añaden aditivos a los plásticos, como los agentes colorantes.
Dúctil frente a frágil
La mayoría de los impactos del mundo real son biaxiales en lugar de unidireccionales.
La elección de los modos de fallo ofrece una complicación adicional: dúctil o frágil. Los materiales frágiles requieren poca energía para iniciar una grieta y poco más para propagarla hasta una rotura total. Otros materiales poseen ductilidad en diversos grados. Los materiales muy dúctiles fallan por punzonamiento en las pruebas de caída de dardo y requieren una carga de energía elevada para iniciar y propagar la grieta.
Muchos materiales son capaces de presentar un fallo dúctil o frágil, dependiendo del tipo de ensayo y de las condiciones de velocidad y temperatura. Poseen una transición dúctil/frágil que, de hecho, varía en función de estas variables.
Qué equipos de ensayo son críticos para los resultados de las pruebas de impacto
Las máquinas de ensayo de impacto de péndulo y los probadores de caída de peso son fundamentales para validar el rendimiento de los materiales. Sin embargo, existen diferencias entre ambos instrumentos que determinan qué aplicación es la más adecuada para cada uno.
Diferencia entre un péndulo de impacto y una máquina de ensayo de caída de dardo
Cada ensayo utiliza un enfoque diferente.
Como su nombre indica, un péndulo utiliza un martillo (masa) que gira sobre un eje para golpear una muestra. El punto de impacto se produce en el punto más bajo del arco del péndulo, cuando la fuerza solo se dirige en el plano horizontal.
En una máquina de ensayo de caída de dardo, se deja caer una masa sobre una muestra y el impacto se mide mediante una célula de carga. La fuerza del impacto se dirige únicamente en el plano vertical. A diferencia de los péndulos, las torres de caída también pueden medir la deformación, proporcionando así más información sobre las propiedades del material.
El primer paso para determinar si se debe utilizar un péndulo o una torre de caída es conocer las normas que debe cumplir el ensayo.
Existen dos normas tradicionales para medir la resistencia al impacto: el ensayo de impacto de péndulo Charpy (ISO 179/ASTM D6110) y el ensayo Izod (ISO 180/ASTM D256). Estos dos métodos de ensayo se utilizan para certificar la resistencia al impacto de diversos materiales, incluidos metales, así como plásticos, resinas y compuestos. A menudo se encuentran en las fichas técnicas para demostrar que el material cumple con sus especificaciones.
Ni las normas de ensayo Charpy ni las Izod permiten el uso de torres de caída, a excepción de la norma ISO 179-2. Esta limitación significa que solo se pueden utilizar péndulos de impacto para certificar productos de acuerdo con ISO 179-1/ASTM D6110 y/o ISO 180/ASTM D256.
Las máquinas de ensayo de caída de dardo pueden seguir utilizándose para realizar ensayos Charpy e Izod con fines internos (por ejemplo, para comparar productos o investigar las propiedades de los materiales). No solo eso; las torres de caída ofrecen una mayor flexibilidad que los péndulos en cuanto a las configuraciones de ensayo y pueden realizar pruebas de acuerdo con diversas normas, entre ellas:
- ISO 11343 – Adhesivos – Método de ensayo de impacto por pelado
- ISO 8256 – Determinación del ensayo de impacto por tracción
- ISO 6603-2 y ASTM D3763 - Resistencia al punzonamiento de plásticos
- ASTM D7136 - Compresión después del impacto
Las torres de caída también pueden utilizarse para realizar ensayos de componentes que van más allá de los requisitos de las normas internacionales.
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