El Test de Impacto IZOD Explicado: Definición, Significado y Cálculo

Los ingenieros que trabajan con nosotros aquí en Xometry usan muchas pruebas de impacto diferentes para aprender las características de un material, una de las cuales es el test de impacto IZOD. Hay varios métodos para determinar cómo un material responderá o reaccionará; para el IZOD, necesitará un péndulo y prensas.

Aquí tiene más sobre esta prueba, sus factores importantes y cómo se compara con otras pruebas de impacto (como el test de impacto Charpy).

¿Qué es un Test de Impacto IZOD?

El test IZOD es una forma de determinar la resistencia al impacto de un material, específicamente cuánta carga puede manejar antes de romperse. Esto le ayudará a elegir el material adecuado para sus necesidades. También llamado test IZOD con entalla, ha sido aceptado como un método estandarizado para hacerlo por la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) y la Organización Internacional de Normalización (ISO) — aunque esta última requiere una pieza de material ligeramente más larga y ancha para la prueba.

Puede usarlo para probar casi cualquier material, pero es más popularmente confiable para plásticos y polímeros. Necesita algunos suministros y herramientas diferentes para realizar la prueba, incluyendo una muestra rectangular de su material con una entalla, una herramienta de prueba de impacto por péndulo y una prensa. A continuación hay un diagrama del equipo de Xometry de cómo funciona la prueba.

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

¿Cuál es la Importancia del Test de Impacto IZOD?

El test de impacto IZOD es importante porque:

1. Permite a los ingenieros determinar la tenacidad de materiales candidatos, permitiendo que piezas y estructuras se diseñen con materiales, dimensiones y factores de seguridad apropiados.
2. Permite a los ingenieros observar cómo se comportan los materiales cuando se someten a carga de impacto.

¿Por Qué Necesitamos Tests de Impacto IZOD?

Los ingenieros usan el test IZOD para caracterizar la capacidad de los materiales para absorber energía durante un impacto. Este test simple y rápido puede usarse para determinar la temperatura a la que un material cambia de comportamiento dúctil a frágil (temperatura de transición dúctil-frágil). Algunos aceros experimentan una transición dúctil-frágil alrededor de 0 °C, bien dentro del rango de temperatura de servicio para muchas aplicaciones con preocupaciones críticas de seguridad, como barcos y puentes.

¿Cómo se Calcula el Resultado del Test de Impacto IZOD?

Primero, se establece la altura del martillo del péndulo. La energía potencial del péndulo a esta altura se registra. Segundo, se suelta el péndulo y luego golpea la muestra de prueba. Tercero, se determina la energía cinética del péndulo cuando la muestra se rompe. La ley de conservación de la energía se usa para determinar la energía cinética en la rotura. La resistencia al impacto de un material se considera la energía cinética absorbida por la muestra en la rotura.

¿Cuáles son las Unidades de Resistencia al Impacto IZOD?

Las unidades para la resistencia al impacto determinada por el test IZOD se expresan típicamente como J/m o ft-lb/in. Esto puede interpretarse como la energía cinética, o cantidad de trabajo, requerido (J, ft-lb) para deformar el material una cierta cantidad (m, in).

¿Cuál es un Ejemplo de Test de Impacto IZOD?

El test de impacto IZOD se usa comúnmente para plásticos, mientras que el test Charpy se usa comúnmente para metales, sin embargo, ambos métodos pueden usarse para cualquier material. Por ejemplo, varios fabricantes de plásticos determinaron la tenacidad promedio para polioximetileno (POM, acetal) en 90 J/m² y la tenacidad promedio para Nylon 6,6 en 100 J/m² usando el test de impacto IZOD.

¿Por Qué se Usa una Muestra con Entalla para el Test de Impacto IZOD?

Una muestra con entalla se usa para tests IZOD porque la entalla produce una concentración de esfuerzo en la raíz de la entalla y fuerza la fractura a ocurrir en una ubicación repetible. Al localizar esfuerzos, la entalla promueve la iniciación y propagación de grietas y minimiza la deformación plástica. Si el primer peso de martillo seleccionado para la prueba no rompe la muestra, se usan martillos sucesivamente más pesados hasta que la muestra se rompa.

¿Cómo se Realiza el Procedimiento del Test de Impacto IZOD?

El test IZOD es relativamente simple de hacer, pero requiere condiciones y mediciones específicas. Aquí están los pasos generales que puede esperar:

1. Primero, prepare la muestra de prueba, cortándola a las dimensiones que ASTM o ISO requieren y haciendo una entalla en forma de V de 45 grados a una sección. El péndulo golpeará justo encima de esto para romper el material. Querrá tener un vértice que se sitúe en el punto medio de la longitud del material de prueba.
2. Luego, agregue el material de prueba al aparato de prueba de péndulo, en la parte inferior donde el péndulo se balanceará y hará contacto. Asegúrelo con la prensa.
3. Establecerá la altura del martillo del péndulo (el estándar es 24 pulgadas) y notará la energía potencial que el péndulo tendrá a esta altura. Luego, suelte el péndulo.
4. Después de la primera prueba, puede aumentar el peso del martillo del péndulo hasta que rompa el material, lo que significaría que el valor de resistencia al impacto puede calcularse.
5. Si necesita hacer un test IZOD a temperaturas frías, el material de prueba se colocará en un congelador hasta que alcance el equilibrio, y luego se sacará y probará.
6. Para obtener el valor de impacto, dividirá la energía de impacto por el espesor de la muestra. Este número tendrá una unidad de J/m o ft-lb/in, que se traduce a la cantidad de energía cinética necesaria para deformar y romper el material.

¿Qué Máquina se Usa para Tests de Impacto IZOD?

Una máquina de prueba de péndulo se usa para tests de impacto IZOD. Este tipo de máquina típicamente tiene un péndulo que puede fijarse en ángulos variables, un martillo al final de la vara del péndulo, y un accesorio en el que las muestras de prueba pueden posicionarse en la parte inferior del aparato. También hay típicamente una escala en el punto de rotación del péndulo que permite a los usuarios especificar diferentes ángulos desde los que soltar el péndulo.

¿Cuál es el Estándar del Test de Impacto IZOD?

El método de test de impacto IZOD está estandarizado por ASTM D256 para plásticos y ASTM E23 para metales. El método de test de impacto IZOD también está estandarizado por ISO (Organización Internacional de Normalización) 180. La diferencia principal entre los estándares ASTM e ISO es el tamaño de la muestra de prueba. El estándar 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 entalla es 0.4" mientras que el estándar 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 entalla.

Factores que Afectan la Resistencia al Impacto IZOD

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

1. Resistencia a la Fluencia

Aunque un material puede ser tratado térmicamente para tener mayor resistencia a la fluencia, los procesos de tratamiento térmico también pueden disminuir la ductilidad del material. Esto puede llevar a una resistencia al impacto general más baja. Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre Resistencia a la Fluencia.

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 mayores resistencias al impacto. Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre Ductilidad.

3. Entallas

Es importante obtener el radio de punta de entalla y profundidad de entalla correctos para obtener una lectura precisa de resistencia al impacto. Esto es porque la entalla localiza el esfuerzo y la sensibilidad variará dependiendo del material que esté usando.

4. Temperatura y Tasa de Deformación

Una temperatura más baja influirá en qué tan frágil es un material y cuánta deformación ocurre durante la prueba. Cuanto más frío se pone, más probable es que la tasa de deformación del material disminuya, lo cual es importante tener en cuenta.

5. Mecanismo de Fractura

Querrá entender 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. Diferentes tipos de grietas resultarán, incluyendo escisión y coalescencia de microvacíos.

¿Cuál es la Diferencia entre el Test de Impacto IZOD y el Test de Impacto Charpy?

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

Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre Test 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 manufactureras y técnicas y ama el mundo de la ingeniería. Junto a la escritura, Kat fue paralegal durante casi 10 años, siete de los cuales fueron en finanzas navieras. Ha escrito para muchas publicaciones, tanto impresas como en línea. Kat tiene una licenciatura en literatura inglesa y filosofía, y un máster en escritura creativa de la Universidad de Kingston.

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