Ensayo Charpy

¿Qué es el ensayo Charpy?

El ensayo Charpy es un ensayo mecánico de impacto que se utiliza para determinar la tenacidad de un material, es decir, su capacidad para absorber energía antes de fracturarse cuando se somete a una carga brusca.

Es muy utilizado en materiales metálicos, especialmente aceros, y tiene gran importancia en soldadura, ya que permite evaluar el comportamiento del metal base, el metal de aporte y la zona afectada por el calor (ZAC).

¿Qué mide el ensayo Charpy?

El ensayo mide la energía absorbida durante la rotura de una probeta entallada, expresada normalmente en joules (J).

Esta energía absorbida está relacionada con:
■ La tenacidad del material
■ El comportamiento dúctil o frágil
■ La temperatura de servicio

Principio de funcionamiento

El ensayo consiste en:
■ Una probeta normalizada con una entalla
■ Un martillo pendular que impacta la probeta
■ La medición de la energía perdida por el martillo al romper la probeta

Cuanta más energía absorbe el material, más tenaz es.

Probeta Charpy

Las probetas Charpy están normalizadas (ISO / ASTM) y suelen tener:
■ Longitud: 55 mm
■ Sección: 10 × 10 mm
■ Entalla mecanizada en el centro

Tipos de entalla
■ V (Charpy V) → la más utilizada en soldadura
■ U → menos común

La entalla concentra tensiones y facilita la iniciación de la grieta.

Ensayo Charpy y temperatura

Uno de los aspectos más importantes del ensayo Charpy es la influencia de la temperatura.

Muchos aceros presentan una transición dúctil-frágil:
■ A altas temperaturas → comportamiento dúctil (alta energía absorbida)
■ A bajas temperaturas → comportamiento frágil (baja energía absorbida)

El ensayo permite determinar la temperatura de transición.

De haber sabido esto no se hubieran partido literalmente por la mitad las embarcaciones tipo carguero de la clase Liberty, ya que el tipo de acero utilizado no resistía las bajas temperaturas del océano por contener demasiado azufre. Ya que un exceso de azufre vuelve frágil el acero a bajas temperaturas.

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Importancia del ensayo Charpy en soldadura

En soldadura, el ensayo Charpy se utiliza para:
■ Evaluar la calidad de la soldadura
■ Verificar la tenacidad de la ZAC
■ Comprobar requisitos de normas y códigos
■ Evitar fallos frágiles en servicio

Es habitual realizar ensayos Charpy a distintas temperaturas, especialmente en estructuras sometidas a frío.

Interpretación de resultados

Resultados típicos:
■ Alta energía (J) → material tenaz y seguro frente a impacto
■ Baja energía (J) → material frágil, riesgo de rotura súbita

Además del valor en joules, suele observarse:
■ Aspecto de la fractura (fibrosa o cristalina)
■ Porcentaje de zona dúctil

Aplicaciones típicas

■ Estructuras metálicas
■ Soldaduras estructurales
■ Calderería y recipientes a presión
■ Industria naval
■ Oleoductos y gasoductos

Resumen

El ensayo Charpy es una herramienta clave para:
■ Evaluar la tenacidad
■ Detectar comportamientos frágiles
■ Garantizar la seguridad en soldadura

Es un ensayo sencillo, rápido y fundamental en el control de calidad de materiales y uniones soldadas.

Básicamente se trata de comprobar la diferencia de energía potencial entre la altura del péndulo antes y después de realizar el ensayo, ya que la diferencia es la energía absorbida por la probeta, y por lo tanto, la energía que puede absorber antes de su rotura. Es importante saber que para que la prueba tenga éxito es imprescindible que la probeta se rompa.