diseño y construcción de un durómetrored.uao.edu.co/bitstream/10614/2536/1/t0000829.pdf · con...
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DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN DTJROMETRO
wrLLrAM f,ROCHEz MAPURAGABRIEL ZUÑIGA PAz
Trabajo de frado presentado corc requisi-to ¡nrcial para optar al título de Ingeniero Mecánico.
Director: Ing. ADoL,iFo LEoN @tfEz
,---..:--_ _-.__...<rt q
Hf ",Si,u#Lo"o
llllutuüilüluillillzuililB¡ é Tia
'ti
-i'l
CORPORAC]ON T'NTVERS I TARTA AMONO¡IE .,PN, OCCIDENTE
DIVTSION DE INGENIERTA
PROGRAMA DE INGENIERTA MECAT.TICA
t
\{-(.\s\s
\)
Calir 1987
6?0 ../,126
r6qje
Aprobado por eJ- Comité de Trabajo de Gra
do en ctrmplimiento de los requisitos exi
gidos'.¡rcr la Corporacion tlnlvéssitaria
Aut6noma de Occidente para otorgar al tí
tulo de Ingeniero l€cánico.
Dinector Jurado
Cali, jrurio de 1987
Ios
que
AGRADECIIIIIENTO
autores expres¿rn sus agradeci¡nientos a todas aqueJ_ras personas
prestaren su colaboraci6n para la realüación de este trabajo,
TABI,A DE CONTE¡IIDO
INTRODUCCTON
1. CALCULS DE LQS ETEMENTOS ESTRUCTURAI,ES DE IA }TAQUINA
1 .1 CAICTJLO DEL TORI{ILLO PRINCIPAL
1.1.1 Cálculo de los esfuerzos existentes en Ia rosca
1.2 CAI,CIIIO DE LA TLTERCA
1.2.1 CáIculo de los esfuerzos existentes en Ia rosca
1 .3 CAIC'ULO DE LA VARILLA QUE SOPORTA I,AS PESAS
1:'3.1 CáIculo de la varilla a tracción
1.3.2 Cálculo ¿1e los esfuerzos en la rosca
1.4 CATCULO DE LA BARRA PRINCIPAL
1.5 CALCULO DE LA PRECARGA DE .IO Kq.
1.5.1 Cálculo de la fuerza del resorte
1 .6 CAI.CIJLO DE LAS PESAS
1.611 Pesas para una carga de 150 Kg.
'1.6.2 Pesas para una carga de 100 Kg.
1.6.3 Pesas para una carga de 60 Kg.
,1.7 DIAGMMA DE F'UERZAS CORTA!trE Y MOMENTO FLESTOR DE LABARRA PRTNCIPAL
1 .8 CAICT'IO DEL RESORTE PARA I,A PRECARGA
Pás
5
5
I
't4
14
16
17
17
19
24
25
25
25
26
26
26
31
lv
1.9 CAI;CUIO EE LA POSTCION DEL INDICADOR DE CARATUDJI.'I
1.10 FLEXTON DE I,A BARRA PRTNCIPAIJ
1.10.1 Flexi6n en el punto donde vá el indicador
2. DESCRIPCION DE LA lrAQrrrNA
2.1 GENERAT¡IDADES
2.2 DESCRTPCTON DE PARTES
2.2.1 Penetrador
2.2.2 Anortigruador de aceite
3. RECOMENDACIONES
3.1 ESTADO DEL PENETRADOR
3.2 EXAETITUD DE I,A,6ARGA APLTCADA
3.3 APLICACION RAPTDA DE I,A CARGA-
3.4 ESTADO DE LA SI'PERFICIE^ DE I,A PROBETA
3.5 ESPESOR DE I.A PROBETA
3.6 FORITIA DE LA PROtsETA
3.7 SITUACION DE LA HI]ELLA
3.8 APLICACIONES T]PICAS
4. FT]NCIONA}üEÑTQ Y OPERACION
4.1 PROCEDI¡.II3NTO PARA OPERAR EL DUROMETRO ROCKTiIEI¿
Pá9n
35
35
36
38
38
39
39
39
42
42
43
43
43
44
44
44
45
46
46
5. APENDICE (TABI,AS} 48,
5.1 TABLA DE SEI,ECCtr9NAR PESAS Y TIPO DE PdNET¡ADOR
5.2 SI¡tsOIOS DE IA ESCA].A ROCE?{IEI.L
5.3 APLICAeIoNES TIPICAS
5.4 TAETQR DE CORRECC]ON PARJA DI'MZAS ROCKIÍELL MI.PROBETASCILINDRTCAS
5,5 EQUIVALENCIAS APrcXI¡,IADAS EI{TRF I,A RESISTENC"IA Y I¿'DUREZA DE IOS AqEROS A], CARBONO
6. I,ISTA DE MATERIAI.ES Y PI,ANOS
7. CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
Pág
49
80
51
52
54
55
6'l
62
vi,
FIGURA
FIGURA
FIGT'RA
FIGURA
FTGURA
FIGURA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
FIGURA 7.
FIGURA 8.
FIGURA 9.
FIGURA 1 O
FIGURA 1 O
FIGURA 12
FIGURA 1 3.
FIGURA 14.
LISTA DE FIGURAS
Pás
Condicidn de sujecldn de columnas 7
Perf ll de Ia rosca l.del tornLlio 10
Dimensionado de la barra principaL 14
Zona A dé Ia barfa prinriipal l9
Zona B de la barra principaL 21
Diagrama de fuerzas del- peso propio en
laszonasAyB 22
Diagrama de fuerzas para Ia precarga 23
Diagrama de fuerzas para las pesas 24
Diagrama de fuerzas en la barra principa126
a) Diagrana de Fuerzas de Ia Seccidn A 28b) Diagrama de fuerzas de la secci6n B 2Ac) Diagrama de fuer4aq de la sección C 28d) biagrama de fuerzas de Ia sección D 28
a) Diagrama de fuerzas 29b) Diagrama de fuerzas cortantes 29c) Diagrama de momentos flectores 29
Posici6n del ind.icador de carátu1a 34
Flexión de Ia barra principal 35
Esquema del Durómetro
vii
38
^_'-': ' -^ _
LISTA DE TABLAS
Pás.
TABLA 5.1 Tabla de Seleccionar pesas y tlpo
de penetrador
TABLA 5.2 Slñbolo de la eFcala Rockwel_I
TABLA 5.3 ApLicaciones Tfpices
TABLA 5.4 Factor de cerrecci6n para durezas
..á2Rockwell en probetas cilfndricas
TABLA 5.5 EquiValencias aproximadas entre la
resistencia y Ia dureza de los aceros...
al carbono BE
TABLA 6.1 Lista de MaterlaLes
1,9
5:0
5:l
g4
viii
RESUIT{EN
Para el diseño y cálcuIo de esta máquina se analiza qué
elementos de l-a misma son los que tienen que ver con su
perfecto funcionamiento, como también qu6 características
especiales deben tener para conseguir su objetivo . Tam
bién se calcularon los pesos de las cargas para poder rea
lizar las diferentes clases de Dureza Rockwe1l.
En el capftuJ.o uno, se realizaron los cáIculos de los ele
mentos estructurales de la náquLna teniendo en cuenta el
punto de vista de rigidez y resistencia de materiales.
Es de anotar que no todas las piezas que componen la ná
quina fue:ron caLculadas y ésto se debe a que muchas de
sus partes están sometidas a esfuerzos mfnimos, por Io
tantor Do hay peligro de que estos elementos fallen.
En los capftulos siguientes se dá la descripci6p de Ia má
quina y una serie de recomendacl"ones que sirven para apro
vechar al máximo Ia máquina y prevenl.r posibles daños por
mal uso de élla. También se indica eI procedimlento co
lx
rrecto para realdzar pruebas en el Dur6metro Rockwell.
EL capftulo cinco 1o componen varias tablas que son de
gran ayuda para 1a utllizaci6n correcta del Durómetro.
Con estas tablas se puede escoger Ia clase de Dureza
Rockwel-l nás apropiada para un determinado material. Tam
blén nos indica qu6 carga y tLpo de penetrador se debe
uti Ii zax .
con estas tabras se puede establecer una comparación de
equivalencias entre Durezas Rockwell y la Resistencia de
los aceros al carbono.
Por úLtine en el capftulo seis se dá Ia lista de materia
les eopleados en la construccidn de1 Dur6metro, como tam
bién sus planos.
INTRODUCCION
El Diseño de la máquina de probar durezas ha sido produc
to de Ia necesidad de suplir los elementos de laboratorio
de Resistencia de Materiales (ensayos mecánicos) de Ia
C.U.A.O. La medición de la dureza constituve uno de los
medios más utillzados r por su rapidez y senciLlez, para
la inspecci6n y control de un determinado material- o pro
ceso de fabricaci6n. No obstante hay que tener en cuenta
gué, por 1o general, Ios tratamientos térmicos y los tra
bajos en caliente modifican Ia dureza de los naüeriáIes.,
por 1o gü€ r para poder juzgar el resultado de un determi
nado proceso, es preciso establecer los valores que en dicho proceso debe alcanzar la dureza. Existen muchos mé
todos para medir la dureza, que pueden clasificarse según
el procedimiento que se emplee, en, tres grupos:
Los que miden Ia dureza eIástica.
Los que miden Ia resistencia que oponen los cuerpos
corteoalaabrasi6n.
1.
2.
aI
3. Los que miden Ia resistencia gue oponen 1os cuerpos a
Ia penétraci6n. La máquJ.na que nosotros hemos dLseñado
es para medir l-a resistencia a la penetracj.6n. Este tipo
de ensayos censiste en aplicar y comprimír progresivamen,
te sohre Ia probeta, bajo Ia acci6n de una carga estática
conocidar un penetrador de forma determinada. La probeta
se coloca sobre una plataforma rígida, y la aplicación de
la carga se realiza mediante un sLstema de palancas. La
dureza se expresa, de acuerdo con el ensayo efectuado, me
diante un núrnero que es inversamente proporcional a ta
profundidad de penetración para unas condiciones de la
carga y deI- penetrador deterninadas.
Los procedimientos más utilLzados en ra medición de este
tipo de durezas son: Ensayo Brinell, Ensayo Rockwell,
Ensayo Vickers.
Como nuestro diseño corresponde al ensayo Rockwell, nos
ref eriremos a este tipo de uredición.
Er Ensayo Rockwell se basa en la medición de la profundi
dad de penetración, empleándose para su realización un
instrumento de lectura directa.¡
Los ensayos Brinell y vickers , en cambio requieren una me
dición óptica. Para el ensayo Brinerl, se debe nedir el
diámetro de ra hgella y para er ensayo vickers se deben
medir Las diagonales de la huerLa - En estos dos casos ,
después de efectuar 1a medición r S€ lreva este dato a una
f6rmula para calcular la dureza realizada.
La lectura dfrecta del nú¡nero de dureza Rockwel, 1 es posi
bre debido a la característica de ra apricaci6n de la pre
carga que asl.enta eL penetrador en ra pieza y establece
una referencia o posici6n iniciar a partir de 1a cual pue
de rnedirse La profundidad de penetraci6n bajo ra carga má
xima. El nímero lefdo en er indicador der Durdmetro debe
estar predeterminado por una designaci6n de escara, la
9u€r por mayor sinplicidadr €s una letra der arfabeto.Esta retra indica la catrga apricada y er tipo de penetra
dor utilizado.
ES út¿f cgngcef J.os factores que gobiernan la elecci6n de
J.a escala Rockwell adecuada. La mayorfa de las apricaciones están cubiertas por las escalas B, .(utilizando un pe
netrador de bola de 1/16., A y una carga de jOO kg) y tac, (enpleando como cuerpo de penetración un cono de diamante y una carga de 150 kS).
En este Dur6metro se puede apl.icar cargas de 6O, lOO y
150 kg y penetradores de bol-a de i/16,, de diá¡retro y pene
tradof de diamante esfero-c6nico de 120o.. por consj_quien
se gr&s c{ecl.nr R'ochu¡et\ A,B,c,D,F,6'
te se pueden efectuar ensayos de dureza Rockwell A, B, C,
D, Fi c.
CALCULO DE LOS ELEHENTOS ESTRUCTURALES DE LA IiAQUINA
1 .1 CALCULO DEL TORTILLO PRItrCIPAL
EI tornillo se trata
uso estará solicitado
compresi6n "
como una columna debido a que por su
únicamente por una carga axial de
Se utilizan las siguientes ecuaciones: (ref:5 pá5. 274)
Ecuación de Euler. Para Ia carga de una columna esbelta
de sección transversal uniforme
F = rr.2 EAN ( Le/k) Cuando: Le/k)lZO (acero estructural)
Ecuación de Johnson. Para columnas
das y sección transversal constante.
de longitudes modera
F= SyAN
( acero
[,- sv (Le/x)2
LEructural )
Cuando 30 < (te,/k) ( 12O
:"t
Donde:
fi= Carga segura, en Kg.
f,= ¡¿6duLo de elastLcidad = 2.1x1o4 xg/mm2
A+ Area de la secci6n transferida al- diámetro interiordel tornillo, en .*'
(= Radio mínimo de giror €. mm. (= \Jtro, para el tornJ.
llo t(= D/ 4
f= Momento de inercia mínima alrededor del eje de frexi6n4en mm
p= Diámetro del tornirro en ra parte interiorr €n ,nm.
Sy= Lfmite de fluencia, en Kg/^ 2
lil= Factor de seguridad
L/K= Relaci6n de esbeltez
üa relación de esbeltex determina cuando debe usarse ra
ecuación de Euler 6 Ia de Johnson.
f,= Longitud de Ia columna en mm.
Le= Longitud de la columna afectada por er coeficiente de
rigidez que depende de los extremos sobre los cuares
se soporta la "Jr,rrr,".a) Extremos articulados
b) Extremos empotrados
c) Un extremo empotrado y el otro articuladod) Un extremo empotrado y el otro libre
,h,
,/--lq
Le' 2LrFIt,t,l
It\
IF
b) c) d)
FIGTRA 1. Condici6n de sujección de columnas
Para este caso se toma el riterar (d), un extremo empotrá
do y el otro libre, entonces:
Le=2L
Como las fuerzas externas que actúan sobre la máquina es
tán perfectamente determinadas y en base a ras suposicio
nes hechas r s€ adoptan los siguientes criterios para 1os
factores de seguridad recomendados por los textos usuales
de cálculo de elementos de máquinas.
a) Para pandeo por compresión '(columna) 3< lq (lo
b) Para flexión xD1 .2
Después de hacer un buen número de iteraci.on€s r'para bus
car el- -diár4et¡¡o del tornirlo i 'tiatando de rograr' un f aótdr
de seguridad apropiado para este tipo de elemento, se ha
seleccionado un tornilJ.o de rosca trapecial
La fuerza máxima gue ejerce er penetrador sobre er torni11o es 150 Kg pero se asurnió una fuerza F=21oKg, teniendo
en cuenta el pesq de un querpo aI cuaL se Ie vá hrrrealizarun ensayo de dureza y eI peso propio det tqfnillo,
Dato s :
I,ongitud det tornll"lo 4OO mm. = L
f.= 4OO mm. Le= 2T,=2x4OO = 8OO mq.
F- 21Q Kg. A = TtD2 *= D
E- 2.1x104 Kg/* 2
Si P= 19mm.
l(= 19 = 4 .7 5 I,e= 800T - ms = 168'4
'168.4 120 entonces se utiliza la ecuaci6n de Euler.(f.e)2 = ('t68.4)2 = 2g365,6
K
A= Tr (19)2 - 283.54
f= Í2geN ( Ue,/r) 2
2]i[= Tf EA
I (t e/r)'
N= Tf2x2.1x104x283.5 = 9.B7,1O (28365 ,6)
N- 9.8 Factor de seguridad
1 . 1 . 1 Cálculc! de'--bs' esfi¡erZoe .existentes en la rosca del tornillo
I
Esfuerzo cortan.te medio e:n Ia rogca
7 = Z, ref,¡ 4 pá9, 285fIAH
Donde:
!r= fuerza¿iaxial que actúa eobre et to,rniLlo
!= Diámetro interior de Ia rosqa del- tornillo
H= Altura de la tuerca
EL factor de seguridad debe;ser grande (N 2) , pgrque se
e s tá eüponiendo eque . I a :.c ar gai- e s tá :1-d i g trá-buída l.uni f ounenen
üe á^1o largo de la altura H de la tuerca.
lrJ= 0.5 SY - ^ *1_-_7_ _l .\
séta ecuación se basa en la teoría de máximo esfuerzo cor
tante .
Para el tornillo se reemplaza en la fdrnuLa (con b=diáne
tro interior del tornillo)
Para-. la tuerca se reemplaza en la f6rmuLa (con D= .diá¡re
tro mayor de la rosca de Ia tuerca roscaf
Hay que determinar eI material a construir eL to-¡rnlllo y
determinar eI Sy para en Ia ecuacidn *1 verificar eI fac
tor de segurldad.
üateriat- A1 S 1 1 045 Sy= 35 Xg/mm2
Altura'ide Ia tuerca H = 20 mm (asunida)
T= ?*?!o ^^Tl x19x2O
N= o'5x35 = 49 Factor de seguridado .35
Hrll¡fod au¡onomo & 0c$ffiStd{il !¡U¡trm
Esfuerzo de aplastamiento en 1a rosca
=4PF|Fp= ref,:3Pá9.2e6It u (oe2*o2)
Donde ¡
De = Diámetro éxte:rior de 1q rosca (¡lm)
D = Diámetrp interior de La resca (m¡l)
P = Paso de la rosca (¡Sm)
Ee+,, 21 mm
D = 19 mn
P=2mm
fp = - 4x2x21o
fix2O (zt2-zsz) = o.3342
El factor de seguridad debe ser qrande porque la carga
realmente no está uniformemente distribuida sobre 1a cara
de las roscas:.debido a la flexión de los hilos
N=syOp
N = 35 = 104.7 Factor de segurldado .3342
10
E.sfuerzo de flexi6n en Ia base de Ia rosca
El esfuerzo de flexi6n en la
considerando que la rosca es
proyectada desde el- núcLeo.
[= 3rh)
TTN Dm b-
base de Ia rosca r s€ calcula
una viga corta en voladizo
de espiras sometidas a carqa
Donde:
N- H = número(P+1 )
Altura
Ancho
20=2+1
6 .66
1 mm.
total deI hilo
de la secci6n de la
6.66
rosca en el núcleo
h-
!=
lrf =
|f=
|¡=
FIGUBA 2" Perfil de La rosca
f= O.634P
f= O.634t2
f= 1.268 mm.
deL tornillo
11
Ál*J ,Ltg 15o= x
'l
x= tg150 = Q.26
2x= 0.536 mm.
!= 2x+f
!= 0 .53 6+1 .269
!= 1.83 mn.
0:= 3x21ox1ITx6. 66x2Q(t,eS¡ 2= 0.45 kg/m^2
CáIculo del factor de seguridad.
N= Sytr
|i[= 35 ='77.7o.45
Conclusión: La rosca es trapecial y De= 21mm.
Normalizando Ia rosca tenemos:
De= 22 mm.
!= 20 mn.
!f = 20 mm.
según los cárcuros el-aborados anteriormente, se puede
L2
ver que er diámetro del tornirlo es 22 mm. pero como és
ta es una máquina de medlci6n donde ro que se necesita es
l-a retenci6n de la precisión, para que con el tiempo, €Idesgaste sea r¡f nimo, como tarnbién es necesario que 1os
erementos praporcionen mayor rigidez y capacidad en e1
sistenar per Lo tantor s€ ha optado por hacer el tornilrode aproximar La probeta o pieza a medLr de un diámetro de
45 m¡n. Con este diámetro seleccionado se tj.ene las siguientes ventaj as :
1 .'l .1 .1 Durabilidad del tornillo y Ia tuerca
Al" aumentar et diámetro se aumenta el área de contacto en
tre eI tornillo y la tuerca.
1.1.1,2 Tornlllo cen buena estabilidad
cono er tornillo es de un diámetro mayor que er calculado,entonces se tiene más áiea en la superficie de Ia base
der tornlllo, garantizando que no se produzcan vibraciones tan artamente perjudiciares en este instrumento.
1 .'l .I ,3 Mayor Area para colocar yunques
como entre eJ. extrerno ribre del tornilto y el- penetrador
va la pieza a probar, entonces se hace necesario de un
t3
soporte (yunque) que tiene una superficie y un espigo
que penetra en eI extremo del tornillo por 1o tanto, debe
ser 1o suficientemente amplio para garantizar un mejor
apoyo de Ia pieza.
Datos deI tornillo trapecial
Diánetro exterior = 45 mm.
Peso 4 mrn.
"J.2 CALCULo DE I.A TUERCA
como el tornillo trabajo a bajas revóluciones lo más reco
mendabre es que er material de ra tuerca sea fundicióngris, además como Ia fundici6n gris tiene excelentes pro
piedades de resistencia ar desgaste ésto es muy favorablepara Ia durahilidad de la tuerca.
1.2.1 cárcuro de ros Esfuerzos existentes en ra rosca de
Ia tuerca
Esfuerzo cortante medio en la rosca
T=ztTfD H
Donde :
p= 21O kg.
P= 45 mm.
!f = 22 mm.
t4
Su=
-t_t-
lil =
)21 kg/mm.-
2x21Q kE. _IT¡¡ 45mm .x22mm.
lrJ =
Esfuerzo de flexión
fr= 3 Fh
rN pm b2
Donde ¡
|¡= 2 mm.
fitv= H/ (p+1)
P= 4 mm.
Dm= 43 mm.
FIGURA 3 Perfil
P= 0.634 P
E- O.634x4
f= 2,536 mm.
!= 2x+f
!= 1.07+2.53
!= 3.6 mm.
O.135 lrg/^ 2
= 77.7
en la base de Ia rosca
de la rosoa de ta .tüeúca
0.5 sU \aT'O.5x21 kg/mm2
0.135 kg/^ 2
15
A1ül-'J r l*
tg l5o= X
2
X= tg 15"x2
x= 0.5358
2x= 1.O7 mm.
lif = 22
(4+r)
I{= 4.4
f=3x2lOkgx2mm
= 0.1635 kg/^ 2
lfx4.4 x 43 mmx (3.6)' ^ .'
lif= Número de espiras sometidas a carga
CáIculo del factor de seguridad
N- suC
gt= 21
0.1639 = 129
1.3 CALCULO DE LA VARILLA QUE SOPORTA LAS PESAS
Esta varilla tiene un diámetro de 6 mm. qon una rosca en
una punta y un escaronado de 5 mm. de diámetro en ra otra
16
punta, entonces el diámetro crítico es 5 mru
1 .3,1 cálculo de la yarilla a tracci6n
Acero plata ( cornercialmente se censigue yarillaMaterial =
calibrada y
Resistencia
fad = 0-rN
)A= TIxD-
4
6id= 12 kg19.6
Factor de
¡ec ti fi cada )
a la tracción 60-70
Donde:
6id= Tensión de rotura
0-C= Tensi6n de rotura
N. - Factor de seguridad
0id= p
Á'
P= Carga aplicada = 12 kg,
8.79 kg, pero se asumió P=l
que la carga no se deposite
Kg/mm2
tracción admisible
; fra ccóón
La carga máxima aplicada es
2 kg, porque hay posibilidades
s.uayemente en Ia varilla.
-2omm
= 98
N= 6-r
fro'á
ala
a--Ia
A = TIx524 = 19.
2 - 0.61 kg/^m2mm.
seguridad ¡t=60 kg,/nm30:6T ks/ñ'
1 .3.2 CáIculo de los esfuerzos en Ia rosca
Rosca De=6 4lm
Paso = 1 mm.
17
p= +.60 (tab1a de roscas) ref: 2 pág. 27O
!r= 12 kg.
lf= 4.O nm.2sy= 35 kg/mm-
Esfuerzo cortante (l)
T= ztTTD H
7 = 2x12 kg = 0.415 kg/ran2Ifx4.6 mm.x4. Omm
|if= o'5= sY > 2 Factor de seguridad7'|if= O.5x35 kglnnl- = 42-14
0.41 5 kg/mm"
Esfuerzo de aplastamiento en las roscas
(fn = -4PF.-flxHx (De'-D')
G= 4x lmm x 12 k9r = -0.257TIx 4. o mm (o2 -a. e2 ) ^^2
]i[= Sy6-9
)!if= 35 kg'lmm-- 135.9 Factor de seguridado.257
Esfuerzo de flexi6n en Ia base de Ia rosca
0-= 3 Fh
IIN Dm b'
|¡= 0.6945 x P
!¡= 0.6945 mm.
Dm= 5.3 mm.
!= lmm.
l_8
|jl= H
P+
!if= 4. O
22.00 Número de espiras sometidas a flexión
kg/m^2
[rf =
0i-= 3x12x'0,6945O,75
\J=
f1x2.00x5. 3x1
$rc
)35 kq/mm-+ =o.75 ? 46.6 Factor de seguridad
con los resultados elaborados a ra varilla que soportal.as pésas:se tiene que ra varirla puede ser de un diáme
tro menor pero para hacer esta varilla un poco más fuertey evLtar posibles torceduras se ha dejado er diámetro de
6mm. calculado anteriormente.
,1 .4 CALCULO DE LA BARRA PRINCIPAL
Después de haber efectuado un trabajo muy dispendioso se
ha logrado obtener Ia forma idear de ra barra que soportalas cargas, esta forma es como sigue:
barra principal.
L9
Unhrnidod aulunomq de Oc¡idcnlr(¡¡riÁ¡ l¡hl¡ñr.ñr
FIGURA 3 Diuensionado de la
Esta barra está dividida en 3. partes o zonas:
La parte
que hace
(A+B) se
el punto
A efectúa una fuerza sobre Ia probeta igual a la
la parte B, por 1o tanto Ia suma.:dé eStos Fesos
puede considerar como una carga concentrada en
donde va el penetrador.
La parte C por BEr de una sección constante su peso es una
carga distribuida y se puede considerar como una carga con
centrada en la mitad de esta parte (zona C).
Dimensionamiento de zonas A y B
Con estas dinensiones se quiere igualar las fuerzas que
producen eI peso propio de estas dos zonas sobre la probe
ta, para asl situarla sobre eI penetrador.
Dimensidn de zona A
FIGIRA 4 Zona g de la barra principal
20
r--'-1
EVx1=
1 369
^2zmm
= 54 16 mm2
1 2 .8 mur.
1 .1 **'
16 mm3
fl= Area
A1= 18.2 x 17 = 309.4
Vl= 309.4 x 1O.7 x I =
A2
\,r= Volumen2
mm
fg
X=
[=
A2=
Y2=
A2'
66'21
31.36 **2
.7x)=67
52c = fiT
2x2_=2
= 7 .8x7
7 . t.g 52"
8.96 mm.
8.96 x 7 _
2
31.36 x 10
10 tg 52e
64x7O.7x2 =
x1 =
Y2=
A4=
IA2= 12.8x10 2=o4mm,2
-3omm
V4=
V6=
2x1O.7x2 = 42.A md3
54 ,6x1O .7x2 = 'l 168 ,44 mmA6
A5
EN21
A3
A5=
X3= 7.8 2
A3= 3.24 x
Dimensión de
= 2,.56 mm
FTq'RA
A7
A9
Zona B de Ia barra
A'1= 31.3 6 mm2
)A9- 17 D- ,n-trl'
As= tT(1o.2)2 /2
l*rr=l
t;tINJprircipal
Y7=
P= 1O .2
A8 A8- 17x
V9=
V8=17x 31.6
40.85x17=693,6 mm3
[-t]- 2,56
2 - 6.48
Zona B
= 3.242
mm
= 40.85 .*.2
V5= 2.56 x 1O.7x2 = 54,78 mm
V3= 6.48x 1O.7x2=1 38.62 mn3
]'
31,36x31.6=990.98 mm3
V8=537.2X.
22
Diagrama de fuerzas
FIGJRA 6 Diagrana de fuerzas
Hl=0 + (2.9 Ya) + (13.9
(22.1 v6) - (22.38 v3)
(2.9 v7)
del peso propio en las zonas A y B
1v2') - (9.1 v1) - (19.9 vs)
(24.s v4) + (x v8) - (1.7 vs)-2
Nota: Todos estos volúmenes se deben murtiplicar por elpeso específico' pero como es una igualdad, entonces estefactor se pasa al otro miembro y quedará cancelado (anura
do).
Ml=0 = (2.9X671.1) + (13.9x1369.6) - (9.1x6621 ,16)( 1 9- 9x54- 78) - (22.'lxl 1 68,44) -22.38x138,67) -24,6x42.8) +
(xx537 .2x) - ( 1 .7x69 3.6) -2.9x990.98)2
0=-6 6284,g2 + 537 ,2 X22
268.6X2 = 66284rg2 X2 = 246,7g
23
X = 15.7 mm.
El peso de Las zonas (a+s) es¡
\,r= Vl - v2 - ur' * v¡ + v4 * y5 +
Vg = 537,2 x Vg = 537,2 x 1517
ve - v7
8434
*vg3nn
Vg
\,7= 6621 ,16-671 .1-1369,6+1 3 g ,67+42.9+54 ,79+1169 ,44-ggo, gg
+8434-693,6
\,r= 127 34, 6 mr3
Volu¡nen = O,O127346 dr3
Peso espeiífico= 7.95 kg/dm3
Peso zona (a+S) = 0.0127346x7.85 = 0.1 kg Peso=O. 1 kq
Peso de La Zona C
VoLumen=17x18x265.5
Vol= A.078489 dr3
Peso especffico del
Peso de la zona e= 0
1 .5 CALCULO
FIGURA 7 Diagrrarna
A'= Peso propio
P= Fuerza de1
= 78489 -,n3
acero = 7.85 kgrlam3
.078489x7.85 = 0.616 kg.
1O KG.
de fuerzas para
de la barra =
resorte en Kg.
J.a precarga
0.616 k9.
24
1 .5.1 CáIculo de Ia fuerza deI resorte
Ml = Q= -(18.2x9.9)+l
Q= -8O,7A+198-7 F
198.7 F = 80.78
f= 80. 78ñ 0.406
En este probador
g?s, estas cargas
1 61 .4xO.6 1 6) + ( 1 98. 7xF)
o sea que colocando un resorte cob una fuerza de 0.406 Kg
en Ia distancia indicada en el diagrama de fuerzas se ob
tiene Ia precarga de 10 Kg.
1 .6 CALCULO DE I,AS PESAS
F- 0.406 Kg.
de durezas se utitizarán 3 tipos
son de 150 kg, 100K9 y 60 Kg.
de car
1.6.
0
Para una carga de 150 k9.
FIGURA 8 Diagraura defuerzas para las pesas
0.616 k9.
0.406 Kg.
[=
F-
25
Ml = Q = -(18.2x149.9) + (161 .4x0.616) + (198.7+0.406)+
(289.7 w1 )
Q= -2548.08 + 2A9.7 wl
289-7 *1 = 2548.08 Para 150 k9.
W. = 2548.08'I
-
= 8-795 *., = 8.795 kg.289.7
1.6.2 Para una carga de 100 kg.
"l = Q = -(18.2x99.9)+(161.4xo,616)+(198.7x4o6)+(289.7w2)
Q= -1638.09+2897W2
289.7w2 = 1638.09
wz = -1638'09ñ = 4.65 Para 1 00 k9. w 2=5,65K9.
1.6.3 Para una carga de 60 kg.
tl = Q= -(18.2x59.9)+(161.4x0.616) +198.7x0.406)+(289.7w3)
e= _910.09 + 299.7w3
289.7V13 = 910.09 W^= 910 no"3 ffi = 3.14
Para 60,k9.. w3 = 3.14 kg.
1.7 DIAGRATIIA DE FUERZA CORTANTE Y }IOMENTO FLECTOR DE LA
BARRA PRINCIPAL
26
A
F
FIGURA 9 Diagranra de fuerzas en la bar.ra principal.
= 0.616 kg.
= 0.406 k9.
t'1=0= ( 0. 6 1 6x1 43 .2) +( 0. 406x1 80. 5 ) + ( 8. 8x27 1 .5) - ( 1 8. 2 na)
18.2 Ra = 2550
RaF-t(--ltl
Vab = -14Q
l{ab = -140
Para X
k9
X
= 18.2
-140+150 = 10
-140x+150(x-182)
Ra = 2550ffi = 140 .1
XentreOy18.2
Mab = +2548 lig nn
Vbc = l0 kg.
Ra = 14O kg.
")
Ra
Ab)
Vbc
Mbc
27
Mbc = -140x + 150x -2730
*,-tu,+l
X entre 18.2 y 161.4
Para X=18 .2 llbc= (182 . x 1 0 ) - 27 3O=-2548 kg mm.
Para X=161.4 Mbc=(161.4x10)-2730=-1 116 kg mn.
Vcd = -140+150-0.616 = 9.384 kg.
Mcd = -140x+150 (x-18.2)-O.616(x-161.4)
= -140x+150X-2730 - 0.616X+99.42
Mcd = 9.384x-2630.5
X entre 161 .4 y 198.7
Para X=161.4 Mcd= -1116 kg.mm.
Para X=198.7 Mcd=(9.384x198.7)-2630.5=-765.9 kg mm.
Vde= -140+150-0.6'16-0.406 = 8.8 kg.
Mde= -1 40x+150 (x-18.2) -0.616 (x-161 .4) -O.406 (x-198.7)
= -1 40x+l 50x-2730-O. 6l 6x+99.42-0.406X+80. 67
Mde= 8.8X - 2549.4
x entre 198.7 y 289.7
Para x = 198. Mde = -765.9 kg mm.
Para x = 289.7 Mde = 0
9
2a
(¡-rgs¡)
d)
FIGURA 1 O
a) Diagrama de
b) Diagrama de
c) Diagrama de
d) Diagrama de
fue rzas
fue rzas
fue rzas
fuerzas
de la
de la
de la
de la
sección A
Sección B
Sección C
Sección D
thlrdad Aulonomo da &ddcntc
Scción liblioleco
29
{:
Diagrama de Fuerza Cortante
t40 Kg
DJ-agrama de Momentos
-2619 k9 nrm
a?9 q
teb
765 kg rn vn
:fft6 tg mm
A)B)c)
Diagrarna de fuerzasDiagrama de'fuerzas cortarrtesDiagrarna de moaentos fleetores
9.4ot k9
- tloRg
FIGURA 1 1
30
1 .8 CALCULO DEL RESORTE PARA IJA PRECARGA
Este resorte se utlliza en esta máquina con eI propósito
de ejercer una fuerza y mantener dicha fuerza entre dos
partesrgue son ¡ eI penetrador y J.a probeta.
Datos:
Resorte helicoidal de extensión
Material: Alambre de Música
ASTM A 228 SAE 1 O9O
P= Fuerza deL resorte = 0.406 kg
= Deforrnaci6n = 3 cm (asumida)
En los cálculos se util izatá,n las siguientes ecuaciones:
Ref: No.3 pág. 236 y 237
Ss = KxSxFxDm
-.-Tl DLr"
K= 4C - 1 ¿ 0.6154c-4 c
C=DmDr.t
Ssd= 0.405 Su (para servicio ligero) ref: 3 páS. 760
Su= 15420ñsa (0.01(Dw<0.63s) cmDwt'
Donde:
Ss= Esfuerzo máximor €D kg/cm2
l(= Coeficiente de WahL
P= Fuerza de1 resorte, en kg
31
EI factor K, es un factor de correcci6nr se utiliza para
tener en cuenta el efecto de la curvatura y también para
tener en cuenta el esfuerzo de cizalladura provocado por
1a fuerza F. EI factor C, indica Ia: seyg¿idad del doblez
que se ha hecho aL alambre para producir el resorte.
Cá1cu1o
Co¡ro son varias la inc6gnitas, eI cálculo-de resortes in
plica ordinariamente una soluci6n de tanteo, €rr la que ha
brán de admitirse algunas repeticiones.
Dm= Di árne t ro
Dw= Dl"ámetro
C- Indice de1
Ssd= Esfuerzo
Su= Esfuerzo
nedio de 1a
del alaobre,
re so rte
de cálculo
de tracci6n
)(adurisibl-e) , en kg/cm-
máximq
espirar €D
en cln
cm
cm
Q= 2.4
-
)A0.1
t(= 4x24-1Trffi.06x8r0 .406x2.4
Se asume: Dm= 24 mm
D!d= 1 nm
Q= Dm
Dtt
(= 4C-1?ñ,]_-a +
Ss= KxSxFxDn
2.4
0.1
0,615c
Ss= 1
+ 0,61 524
=2630 .1
= 1.06
)kg/ cm-irl ow3
Ssd= 0.405 Su
15420su= ;;b-Js'a
rf (0.1)3
(para seryicio J.igero)
srr':'l!4J9-0,rs 4 = 21sB2,g
= 8903 ug/cmzSsd = 0.405x21982.8
32
Este diámetro del alambre resulta muy gruesor s€ debe es
coger un valor menor.
Se asume z Dm=2.4 cm.
Dw=O.08 cm
C= 2.4 = ?o0. 08
l(= 4x30-1 0.615 1.O44x3o-4 - E- =
Ss= 1 .04x8x0 .406x2.4 )ffi = so4o-1 ks/cm'
s¡=,!54?O- .-._ E 22751,-^(o.og)u' r)¿¿
Ssd= 0.405x22751 = gZ14 Xg/cm2
Hay gue disminuir el diámetro det alambre
Se asume z Dm=2.4 cm
D2= 0.06 cm.
Q= 2.4ól-6= 4tu
l(= 4x4O-1 0.615. 1.03w4 - =¡-
Ss= 1 -O3x8xO .4O6x2.4 I 183 Z l<g/cn2m=su= 15420 ^., = 237g2
".154 -(0.06)"SSd= 0.405x23782 = 9631 kg/cm2
Probando con este diámetro de alanbre se tiene que el es
fuerzo admisibre es menor que er esfuerzo inducido y por
consiguiente este alambre es inadecuado.
Se asume: Dm= 2.4 cm
33
Dw= 0.07 cm
Q= 2.4- ffiz = 34'2
(= 4x34.2-1 0.615 1.04m=M=tS"=@=7523.4k7/cm-
n (0.07)3
Su= 15420 r,.154 É 23224Iilló7) ''
SSd= 0.405 x 23224 = 9405 Xg/cmz
Como Ssd ) Ss entonces eI diámetro satisfactorio del alam
bre es 0.07 cm (0.7 mm)
CáIcu1o del
Se emplea Ia
J= I F ot3
número de
siguiente
NcG Dw4
\4NC= O G Dw-8FDm3
Donde:
Nc= Número de espJ.ras activasId= Deformaci6n = 3 cm. (asumida)
F== Fuerza del resorte = 0.406 kg.
G = uódulo de rigidéz'a.,:tors'i6h -- g.4x
Dm= Diámetro medJ.o de Ia espira = 2.4
Ds¡= Diánetro del alambre = O.O7 cn4ANc= 3x8.4x10" x (0.07)=
-
t.JJ8.0.406x (2.4) r
espiras activas
,ecuación (ref: 3, páó. 24O)
l 05 kg/"m2
cm
NC= 'l .35 (espiras activas)
34
1 .9 CALCULO DE LA POSICION DEL INDICADOR DE CARAIIULA
Como un punto
vá a util Lzax
InIItr entonces
a colocar eI
de dgreza es 0.
un indicador de
se debe calcular
indicador.
002 mm de penetraci6n y se
carátula graduado en 0.01
la distancia a donde se vá
FIGURA '12 Posici6n del" indicador de carátula
x=0. 01
1.10
(
d=
18 .2ó16-z
FI,E XI OI{
PL33EI
1bh-n
X=18.2x0.01=91-ó: óñ-
DE I"A BARRA PBINEIPAL
I-
35
Donde:td = Deformaci6n (nrn)
P ,= Cafga (kg) = 8..79 kg
L',= Longitud sometida a f lexión (nn) = 271,5 m¡g
E = MóduLo de e3:aeticidad = 2.1x1o4 kg/mm2
f = Monento de inercia (nn) 4
b = 18 mm.
h = 77 mm
r-
(_o-
18xf 17) 3-
736e.s
8 .79x (27 1 .5)3
4mm
= O.37 9 mmA
3x2.1x1O - x7 369 . 5
= 0.379nm defornación
1.10-1 Flexión en eI punto donde
tula
vá el indicador de cará
FIGURA 1 3 Flexi6n en el punto dond,e Vá eI indicador de
carátura
36
Ecuación de Ia elásticatEIY = PX- (31,-X)
6
)Y = PX' (3L-X)6Er-
x = 72.8 mrq. Distencia donde yár,eL lndlcedeI de carátula.
y = 8,7g x (72.g)2
@u t3x271's-72'8)
Y = 0.037 mm
Flexi6n con tA carge mfixina = 0.037 mrg
37
21 DESCRIPCTON DE LA I{AQUINA
2.1 GENERALIDADES
Er Durómetro Rockwell que se ha di.señado mide la dureza
de penetración, este ensayo se basa en ra medici6n de raprofundidad de penetraci6n.
El Durónetro Rockwerr es un equipo de ai.ta precisión.
usa un sistema de pesas y parancas que funcíonan como una
prensa. Las pesas son controLadas hidráuLLcamente. se
inicia eI ensayo con una precarga de 1O kg que establece
un punto de referencia, Esta precarga eyita que las con
dicion,es de l-a superficie del nraterLal- efecten e1 resultado finar. Luego se aprican Las pesas, de acuerdo a ra es
cara Rockr¡erl seleccionada y final-mente se lee er resultado directamente en l-a carátula.
E-h\parte posteúior de Ia máquina hay una yentana que-\
sirve paia La colocacidn de las pesas. Las pesas encaJan
perfectanente una encioa de stra, lo gue faciLita el int,ercanbio de él-Las. para saber qué peses se deben colo
38
car, se debe mirar la tabla 5.1, o sea Ia que está pegada
al lado izquierdo de la máquina.
Con Ia tabl-a 5.1 se puede saber qué pesas se deben colo
car,60, 100, 6 150 kg y qué tipo de penetrador se va a
usar, de bola 6 dL¡imante para eI tipo de Dureza Rockwell
se le cc ionada .
EI tipo de Dureza Rockwell se selecciona según eI material
gue ya a medir y se puede escoger mirando Ia tabla 5.3.
2.2 DESCRIPCION DE PARTES
2.2.1 penetradóÍ
El penetrador de diamante es de ruarca Brale ref: 5409838
para Dur6netro RockweIl. Su forma es esfero-cónica de
l20ode abertura con punta redondeada,
EI penetrador de bol-a censta de tres partes, una de las
cuales es una bola de acero tenpLada de un diánetro de
1/16", la cual. puede ser intercambiada cuando ésta se en
cuentre deter j.orada.
2.2.2 Amortiguador de Aceite
39
El amortiguador de aceite es un sistema hidráulico, el
cual posee dos cámaras para alojar aceite. Estas dos cá
maras están comunidadas por dos agujeros, uno tapado con
una lengueta que sirve como chequer €s decir, gu€ pernite
eI paso de aceite en una sola direcci6n. El otro agujero
está tapado parcialmente con un tornillo de graduaci6n de
printa có¡¡icar gu€ es el utilizado para grailuar la amorti
guaci6n de las pesas.
funci6n de este afilortiguador es hacer que las cargas
asienten suavemente en la barra princJ.pal.
2 .2 .3 Rodamiento axiel de boJ-as
Ira
se
Debajo de la
to axial para
ve y facilite
tuerca principaL se ha coLocado un rodamien
hacer que ei- giro de Ia tuerca sea muy sua
1a aproximaci6n de 1a probeta,al penetrador.
40
FIGURA '14 Esquema del Durómetro
4L
Las indicaciones,
rán seguidamente,
aprovechamiento de
el mal empleo que
c ión.
BECOMENDACIONES
sugerencias y recomendaci.ones que se ha
tienen por objeto permitir eI 6ptinola máqurirna, así corho taobién prevenir
pueda causar daños de alguna considera
Es muy irnportante gue egtes reconendacioneg no sean descuidadas y por er contrario, se ponga en ér.ras er mayorcuidado posibJ-e, con to que se asegura tanto ra integridad de ra máguina, como La exacti.tud de ros resultadosque con étla se obtengan. Entre ros factores que afectana la exactitud de la ¡nedida de durezas podemos citar:
3. 1 ESTADODEL PENETRADOR,
En el caso de que eI penetrador sea una bol¿ de acero, €Iaplastamiento de éste puede falsear eJ. resultado de la me
dida' por érro, ra esfericidad de La bora debe comprobarse f'recuentemente y desechari.a cuando presente ra más oInima deformactón. Los penetradotres de dienante deben re
42
visarse con todo cuidador yá que cuarquier raspado, astilraniento 6 defecto, puede ser causa de una medida farsa.
3.2 EXACTITUD DE LA CARGA APLICADA
Las cargas apr-J-cadas deben ser r-as especificadás para eIcorrecto funcionanj.ento de Ia máquina, Si las cargas que
se aprican son diferentes gue ras indicadas, ros resurtados que se obtengan no son correctos.
3.3 APLICACION RAPIDA DE LA CARGA
r.a Bplicaci6n rápida de i-a carga, además de ser motivo de
inexactLtud en ra ¡oedidE, puede ser causq der deter.iorode los penetrqdores de diamante. por éLlo¡ €s conveniente la graduaci6n del aoortiguador de acéite para que ase
gure un funciona¡niento suaye y contlnuo deL mecanismo de
aplicaci6n de J.a c¿¡9¿.
3.4 ESTADO DE LA SUPERFICIE DE I.A PROBETA
La superficie de Ie probeta en la que se yq a efectuar Ianedida de la dureza debe ser en J.o poslbLe, plana. Antesde efectuar el ensayo debe elimina:rEe de 6tla¡ medianterectificado 6 puJ.ido, toda seña1 de drrido, cqscqritla 6
grasq que pudiera tener.
43
3.5 ESPESOR DE I,A PROBETA
La ¡robeta tiene que teneren La superficfe epueste aguna Señ41 de abs11q¡riento.
J.a probeta sea por Ie rnenos
huelLa.
un esPesor suficientg Pflra que
lq de medida, no aparezca ninSe acgnFeje gue el espeFor de
diez yeces profundidqd de La
3.6 FOR,MA DE T,A PROBETA
La máxina exactitud se obtiene cuando re superficie en quese ya a. hacetr Ia medici$n es plana y nor4al gl eje yertical del penetrader. En el caso de que Ie probeta sea lar9dt se debe eyitar que bascule. CuandO la probeta es ciríndrica h4y que, asentarra en un prisma env. si se varn.amedir durezas Rockwell sobre una probeta cj.Iíndrica de undíá¡netro infesior a una pulgada (25,4 nrn) ra cifra obtenida debe corregirse mediante el correspondiente factor decorreeci6n (Tabla 5.4). perque al hacep el ensayo de dureza sobre una sgpe¡ficie cenvexa, Ia penetración es nayorgue si fuera una superficie plana.
3.7 SITUACION DE LA HUELLA
La distancia
debe ser poü
del borde de J_a pleza á]. cent¡ro
lo menos 5 veces eI diáqetro de
de
lala huella
huella.
44
si la penetraci6n se hace demaÉirado cerca er bprde, er naterial cederá y el número de du¡eza Rockwell. decrdcerá,
3. g APLTCACIONES TIPICAS
3 ' 8 ' 1 No se reco¡nienda er uso de penetracfónetede diamante cuando las lecturas caen por deb4Jo de 20 ye que h.yuna pérdida de sensj.bir'rdad y precisión en eL extrémo dela secclón c6nis¿, En este caso, deberf uqprse algrun4otra escala.
3'8'2 La eecaJ.a c no debe usarse sgbre cqiburo de tqngeteno. El material Fe fr4cturará q la f¡ida del dfa4Fntese reducirá considerablgns¡¡s. La esc4la Aes I¿ aceptAdapara e1 uso en la industria,lde] carburo
3.8,3 Aunque las escalas con eI penetr¿do¡ de bole empiezan en 130, las lecturas por sebre aprgximadamente IOO nodeben acepta4ge salvo circunstancias muy especiEreg,,
45
FUNCIONAIIIIENTO Y OPERACION
4.1 PROCEDIM1ENTO PARA OPERAR EL DUROI,TETRO ROCKTIELL
4.1.1 Se selecciona ela real ízar y se colocan
tipo de Dureza Rockwell que
J.as pesas correspondientes.se va
4.2 para comenzar eIsoporte de la máquina
ensayo se coloca la pieza sobre eI(Yunque).
4.3 se gira el tornillo, elevando Ia pieza y comprimiéndola contra el penetrador, hasta gue r-a aguja del indicador haya dado tres vuertas. La aguja debe narcar ra posición inicial, debe estar en lOO 6 X3O dependiendo de Iaclase de dureza que va a efectuar. para aproximar al número exacto se utirfza er tornirro det rado derecho partesuperior.
4'4 A continuaci6nr mediante La paranca del rado derecho,parte inferiorr s€ apJ.ica ra carge, (bajando ra palanca).Una vez que la aguja del indicador se detiener E€ j.iberai.a carga (subiendo la palanca) .
46
4.5 Se observa la cifra que marca ahora l_a aguja en eIindicador de carátura, la cual es Ia dureza correspondiente al material ensayado.
47
TABLAS
Las tablas que están en este Capftulo son pare utilizarlasar hacer los ensayos de Dureza RcckwelL y sirven para serec
cionar correctamente el tipo de penetrador y La carga apticada. También sé utilizan para hacer las correspondientes
correccignes cuandg se hacen los ensayos de dureza en cuerpos ciIíndricos r
Con estas tablas se establece
ferentes cLases de durezqs y
al carbono.
la comparaci6n entre las di
La resistencia de los aceros
48
o.t. Toblo de sclcccionor pc!or y tipo dc pcnctrodor.
CorgoTotol
Pre -Co rgo
PegosTipo de
PenetrodorFiio c idninióiol det
Indico do r
Closede
Du rezo
6O Ks lO Kg
Diomontc foo HRo
Bofo tft6" r30 HRf
IOO Ks lO Kg
Dio m on ?c roo HRd
Bofo vte" t50 HRb
f5o Kg lO Kg r60 Kg
fOO Kg
60 Kg
Diomontc roo HRc
Bolo f/lg" t30 HRg
49
Scrión libliot¡o
5.2: Símbolos
DUROMETRO NORMAL
e sco lo Rockwell.
DUROMETRO SUPERFICIAL
de fo
Símbolode escala Penelrador
Cargren kg.
Simbolode escala
CargaPenet¡ador kllos
c Diamante 150 kg.
bola 1/16' 100 kg, 15N N Diamante 15 k9.
30N N D¡amante 30 kS.
N D¡amante 45 kg.
bola'l/16' 15 k9.
307 bola 1/16' 3O kg.
457 bola 1/16' 45 kg.
15W bola 1/8' 15 kg.
30w bola 1/8' 30 kg.
45W bola 1/8' 45 kg.
15X bola 1/4' 15 kg.
30x bola 1/4' 30 kg.
45X bola 1/4' 45 kg.
15Y bola 1/2' 15 kg.
30Y bola 112' 30 kg.
45Y bola 112' 45 kg.
45NA
157
Diamante 60 kg.
Diamante 100 kg.
bola 1/8' 100 kg.
bola 1/16' 60 k0.
G bola 1/16' 150 kg.
bola 1/8' 60 kg.
bola 1/8' 150 kg.
bola 1/4' 60 kg.
M bola 1/4' 100 kg.
bola 1/4' 150 kg.
bola 112' 60 kg.
bola 112' 100 kg.
bola 112' 150 kg.
Catálogos de Durdmetros Wilson
50
5.3 TABLA' 1, Aplicaciones Tfpicas
Escal-a
B
D
E
F
G
AJ.eaciones de cobre y alunj,nio, aceros bLandos-
hierro ductil-etc.
Acero-hierro fundids duro-hierro perlftico dúc
ti1-titanio- capa profunda de acero tenplado y
otros mateniales más duros que B1O0
Carburos cernentados-acero deLgado y capas delga
das de acero temIr1ad.o,
Acero delgado y tenpl,ado de capa oedia-hierroperlftico dúctil
Hierro fundido-aleaeionep de aluglnio y qqgnesio
metales P/cojinetes
Aleaciones de cobre reeocidas-chapas de ,metaJ.
delgadas y blandas
Bronce fosforado-cóbre berilio-hierros dúctilesllrrite superior G92 para erritar achatamiento de
J.as bolas - ltetales p/coj inetes y otros materia
Ies ¡¡uy blandos y deLgados. usar la bolilla nás
¡requeña y Ia carga más pesada.
Al-uminio zinc - plonro
Metales p/cojinetes y otros frl4teRlRIes fl¡uy blandos y delgados
tlsar la bolllta más pequeña y la carga oás pssade
H
KLM
P
RS
V
sl
Toblo 3.4. Foctor do oorrcccio'n citindrlcq.
Pcnetrodor cdnico dc diomontc
Volorc¡ oprorimodor rn quc dcbcn increm¡ntorse lo0urc¡o Roc kwt ll mc dido.
Dlcímctro dc to proboto on m.m.crDrA 6 to t3 t6 t9 22 25 l2 3820 2.3 2.O t.5 t.5 t.o r.o
26 3.O 2.3 2.O r.6 r.o t.o l.o
50 2.6 2.O t.6 r.6 t.o t.o o.655 3.O 2.O 1.6 t.5 r.o l;O o'6 o.640 2.5 2.O 1.5 t.o t.o r.o o.6 o.6
46 3.O 2.O t.5 r.o r.o f.o o.a o.6 o.5
60 2.5 2.O t.5 t.o l.o o.5 o.5 o.ú o.655 2.O t.3 r.o t.o o.6 o.5 o.5 o.6 o
60 t.5 r.6 t.o o.6 o.6 o.5 o.5 o
66 1.6 LO t.o o.5 o.6 o.5 o.0 o
70 r.o t.o 0.6 o.5 o.5 o.5 o.5 o
76 LO o.5 o.5 o.6 o.6 o.5 o
80 o.6 o.5 o.0 o.6 o.5 o
85 o.6 o.5 o.5 o
90 o.ó o
Penetrodor de bolo l/t6"EroolrBft6
Dldm¡tro dr lo probrto .n n.m.6 to IE t6 t9 22 26
o 4.6 3.ü 3.O
to 6.O 4.6 3.6 5.O
20 4.6 4.O 3.6 3.0
50 4.0 4.6 3.0 3.O 2.6
40 4.6 4.O 3.O 2.ó 2.6
00 4.O 3.5 3.O 2.5 2.O
80 6.0 3.5 3.O 2.ó 2.O ?.o
70 4.O 3.O 2.5 2.O 2.O r.5
80 6.O 5.5 2.6 2.O r.5 t.5 t.5
90 4.O 3.O 2.O r.5 t.5 t.5 f.otoo 3.5 2.9 t.6 t.6 t.o t.o o.6
52
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* Introducci6n a la Metal-urgia Física.
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* fntrcducción a Ia Metalurgia rfsica
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Éro-F{
oC'a..|+JÉoo
CONCLUSIONES
1. AI finalLzax este trabajo, se puede decir que se han aI
canzado los objetivos trazados, como también 1a satisfac
ción de saber que se está haciendo un gran aporte ar mejo
ramiento de la docencia en Ia cuAor €rl las asignaturas de
Resistencia de Materiales y Diseño de Máquinas.
Fruto de este análisis es el resultado obtenido, €r cual
permite asegurar que los elementos de esta náquina cum
plen eficientemente y sin peligro de falla á las necesida
des de 'operación. -'
3. Se e1igl6 hacep la carcaza con láminas soldadas en lugar
de 'fundida por varJ.as razones: Las estructuras soldadas
pueden ser de meJor apariencia que las que serían posibres
lograr gnpleando métodos de fundicL6n. aAeoás Ia támina
favorece -J.a obtenci6n de superficies de fáciI acabado.
Los modelos para fundición se recomiendan cuando se van a
fabricar r¡arias pJ.ezas, porgue sale costoso para una sola
máquina. At hacer l-a carcaza con soldadura, trae mayor ,,.
60
mano de obra pero E€ compensa con eI peso y acabado ade
más de sinplificar eI diseño.
4+. El modelo de este Durómetro ofrece una congtrucción re
sistente, como también proteccidn a todas sus partes con
tra el polvo y I-a suciedad. Es lde operaci6n sencilla.
5-,. El operador puede:cambiar de un tipo de dureza a otro en
un instante, pueg e].,.,oambio de pesas y penetrador es muy
-aIacl-I
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