Explicación de la prueba de impacto IZOD:definición, importancia y cálculo

Los ingenieros que trabajan con nosotros aquí en Xometry utilizan muchas pruebas de impacto diferentes para conocer las características de un material, una de las cuales es la prueba de impacto IZOD. Existen varios métodos para determinar cómo responderá o reaccionará un material; Para el IZOD, necesitarás un péndulo y prensas. 

Aquí encontrará más información sobre esta prueba, sus factores importantes y cómo se compara con otras pruebas de impacto (como la prueba de impacto Charpy). 

¿Qué es una prueba de impacto IZOD?

La prueba IZOD es una forma de determinar la resistencia al impacto de un material, específicamente cuánta carga puede soportar antes de romperse. Esto le ayudará a elegir el material adecuado para sus necesidades. También llamada prueba IZOD con muescas, ha sido aceptada como método estandarizado por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) y la Organización Internacional de Estandarización (IOS), aunque esta última requiere una pieza de material un poco más larga y ancha para realizar la prueba.

Puede usarlo para probar casi cualquier material, pero se utiliza más comúnmente para plásticos y polímeros. Necesita algunos suministros y herramientas diferentes para realizar la prueba, incluida una muestra rectangular de su material con una muesca, una herramienta de prueba de impacto de péndulo y un tornillo de banco. A continuación se muestra un diagrama del equipo de Xometry de cómo funciona la prueba.

Además del impacto, la prueba IZOD también proporciona una idea de la cantidad de energía que el material puede absorber. Es imperativo saber todo esto antes de que estos materiales se conviertan en productos o estructuras que la gente usa todos los días, como puentes. Cuando utilizas el IZOD para realizar pruebas, el método es ASTM D256 y para metales es el ASTM E23.

¿Cuál es la importancia de la prueba de impacto IZOD?

La prueba de impacto IZOD es importante porque:

1. Permite a los ingenieros determinar la dureza de los materiales candidatos, lo que permite diseñar piezas y estructuras con materiales, dimensiones y factores de seguridad adecuados.
2. Permite a los ingenieros observar cómo se comportan los materiales cuando se someten a cargas de impacto. 

¿Por qué necesitamos pruebas de impacto IZOD?

Los ingenieros utilizan la prueba IZOD para caracterizar la capacidad de los materiales para absorber energía durante un impacto. Esta prueba sencilla y rápida se puede utilizar para determinar la temperatura a la que un material cambia de comportamiento dúctil a frágil (temperatura de transición de dúctil a frágil). Algunos aceros experimentan una transición de dúctil a frágil alrededor de 0 °C, dentro del rango de temperatura de servicio para muchas aplicaciones con problemas críticos de seguridad, como barcos y puentes.

¿Cómo se calcula el resultado de la prueba de impacto IZOD?

Primero se ajusta la altura del martillo pendular. Se registra la energía potencial del péndulo a esta altura. En segundo lugar, se deja caer el péndulo y luego golpea la muestra de prueba. En tercer lugar, se determina la energía cinética del péndulo cuando la muestra se rompe. La ley de conservación de la energía se utiliza para determinar la energía cinética en el momento de la rotura. La resistencia al impacto de un material se considera la energía cinética absorbida por la muestra en el momento de la rotura.

¿Cuáles son las unidades de resistencia de la prueba de impacto IZOD?

Las unidades de resistencia al impacto determinadas por la prueba IZOD generalmente se expresan como J/m o ft-lb/in. Esto se puede interpretar como la energía cinética, o cantidad de trabajo, necesaria (J, ft-lb) para deformar el material una cierta cantidad (m, in).

¿Qué es un ejemplo de prueba de impacto IZOD?

La prueba de impacto IZOD se usa comúnmente para plásticos, mientras que la prueba Charpy se usa comúnmente para metales; sin embargo, ambos métodos se pueden usar para cualquier material. Por ejemplo, varios fabricantes de plásticos determinaron que la tenacidad promedio del polioximetileno (POM, acetal) era de 90 J/m2 y la tenacidad promedio del nailon 6,6 era de 100 J/m2 mediante la prueba de impacto IZOD.

¿Por qué utilizamos una muestra con muescas para la prueba de impacto IZOD?

Se utiliza una muestra con entalladura para las pruebas IZOD porque la entalla produce una concentración de tensión en la raíz de la entalla y fuerza a que la fractura ocurra en una ubicación repetible. Al localizar las tensiones, la entalla promueve la iniciación y propagación de grietas y minimiza la deformación plástica. Si el primer peso del martillo seleccionado para la prueba no rompe la muestra, se utilizan sucesivamente martillos más pesados hasta que la muestra sí se rompe.

¿Cómo se realiza el procedimiento de prueba de impacto IZOD?

La prueba IZOD es relativamente sencilla de realizar, pero requiere condiciones y mediciones específicas. Estos son los pasos generales que puede esperar:

1. Primero, prepare la muestra de prueba, cortándola a las dimensiones que exige ASTM o IOS y haciendo muescas en una sección en forma de V de 45 grados. El péndulo golpeará justo encima para romper el material. Querrá tener un vértice que se encuentre en el punto medio de la longitud del material de prueba.
2. Luego, agregue el material de prueba al aparato de prueba del péndulo, en la parte inferior donde el péndulo oscilará y hará contacto. Asegúrelo con el tornillo de banco.
3. Establecerás la altura del martillo del péndulo (el estándar es 24 pulgadas) y anotarás la energía potencial que tendrá el péndulo a esta altura. Luego, suelta el péndulo.
4. Después de la primera prueba, puedes aumentar el peso del martillo del péndulo hasta que rompa el material, lo que significaría que se puede calcular el valor de resistencia al impacto.
5. Si necesita realizar una prueba IZOD en temperaturas frías, el material de prueba se colocará en un congelador hasta que alcance el equilibrio y luego se sacará y se probará.
6. Para obtener el valor del impacto, dividirá la energía del impacto por el grosor de la muestra. Este número tendrá una unidad de J/m o ft-lb/in, lo que se traduce en la cantidad de energía cinética que se necesita para deformar y romper el material.

¿Qué máquina se utiliza para las pruebas de impacto IZOD?

Para las pruebas de impacto IZOD se utiliza una máquina de prueba de péndulo. Este tipo de máquina suele tener un péndulo que se puede fijar en distintos ángulos, un martillo en el extremo de la varilla del péndulo y un dispositivo en el que se pueden colocar las muestras de ensayo en la parte inferior del aparato. También suele haber una escala en el punto de rotación del péndulo que permite a los usuarios especificar diferentes ángulos desde los cuales dejar caer el péndulo.    

¿Qué es el estándar de prueba de impacto IZOD?

El método de prueba de impacto IZOD está estandarizado por ASTM D256 para plásticos y ASTM E23 para metales. El método de prueba de impacto IZOD también está estandarizado por ISO (Organización Internacional de Normalización) 180. La principal diferencia entre las normas ASTM e ISO es el tamaño de la muestra de prueba. La norma ASTM requiere que la muestra de prueba tenga dimensiones de 2.5” (L) x 0.5” (W) x 0.125” (T) y la profundidad debajo de la muesca sea 0.4” mientras que la norma ISO dice que la muestra de prueba debe tener dimensiones de 3.15” (L) x 0.39” (W) x 0.15” (T) y 0.31” de material debajo de la muesca.

¿Cuáles son los factores que afectan la resistencia al impacto de IZOD?

Hay algunos detalles que marcan la diferencia en la lectura de resistencia al impacto que se obtiene de un material:

1. Límite elástico

Aunque un material puede tratarse térmicamente para tener un mayor límite elástico, los procesos de tratamiento térmico también pueden disminuir la ductilidad del material. Esto puede conducir a una menor resistencia al impacto en general. Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre límite elástico.

2. Ductilidad

Los materiales con mayor ductilidad tienden a deformarse antes de romperse o dañarse permanentemente. Dado que este es el caso, encontrará que estos materiales tienden a tener mayor resistencia al impacto. Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre Ductilidad.

3. Muescas

Es importante que el radio de la punta de la muesca y la profundidad de la muesca sean correctos para obtener una lectura precisa de la resistencia al impacto. Esto se debe a que la muesca localiza la tensión y la sensibilidad variará según el material que estés utilizando.

4. Temperatura y tasa de deformación

Una temperatura más baja influirá en la fragilidad del material y en la tensión que se producirá durante la prueba. Cuanto más frío hace, es más probable que disminuya la tasa de deformación del material, algo que es importante tener en cuenta.

5. Mecanismo de fractura

Querrá comprender qué tipo de fractura está en juego, lo que dependerá de la composición y estructura del material que está probando. Será una fractura dúctil o frágil, o presentará características de ambos tipos. Se producirán diferentes tipos de grietas, incluida la escisión y la coalescencia de microhuecos. 

¿Cuál es la diferencia entre la prueba de impacto IZOD y la prueba de impacto Charpy?

Ambas pruebas utilizan el mismo tipo de dispositivo de péndulo oscilante, pero el IZOD se utiliza normalmente para probar plásticos, mientras que el Charpy es popular para probar metales. Hemos cubierto algunas otras diferencias entre estas pruebas en la siguiente tabla.

Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre la prueba de impacto Charpy.

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Kat de Naoum

Kat de Naoum es una escritora, autora, editora y especialista en contenido del Reino Unido con más de 20 años de experiencia en escritura. Kat tiene experiencia escribiendo para una variedad de organizaciones técnicas y de fabricación y ama el mundo de la ingeniería. Además de escribir, Kat fue asistente legal durante casi 10 años, siete de los cuales estuvieron en finanzas navales. Ha escrito para muchas publicaciones, tanto impresas como en línea. Kat tiene una licenciatura en literatura y filosofía inglesas y una maestría en escritura creativa de la Universidad de Kingston.

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