ensayo para el laboratorio de dureza 1.pdf

7/25/2019 ensayo para el laboratorio de dureza 1.pdf

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NOMBRE:ESPIN CRISTIAN

NIVEL: CUARTO AUTOMOTRIZ

FECHA: 2016/ENERO/01

TEMA:

ENSAYO DE DUREZA

Latacunga Ecuador

OCTUBRE 2015 FEBRERO 2016

DEPARTAMENTO DE ENERGA Y MECNICA

CIENCIA DE LOS MATERIALESLABORATORIO DE MATERIALES N1


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1 INTRODUCCIN

La dureza es una propiedad mecnica comparativa y el ensayo es del tipo cuantitativoque permite determinar que material es ms duro o blando que otro utilizando un

patrn con una dureza determinada, hay varios tipos de dureza estos son: dureza ala penetracin, dureza a la deformacin, dureza al rebote o choque, dureza al corte,dureza abrasiva, dureza de tensin. Y para determinar la dureza existen distintostipos de ensayo tales como: Ensayo de dureza Brinell, Ensayo de dureza Rockwell,

Ensayo de dureza Vickers, Ensayo de dureza Knoop, Ensayo de dureza Shore.

2. OBJETIVOS.

2.1.

Objetivos generales- Realizar el ensayo de dureza a diferentes materiales de ingeniera,

siguiendo el procedimiento adecuado.- Interpretar los resultados del ensayo y explicar el comportamiento de

los materiales ensayados segn los requisitos del diseo.- Reconocer los diferentes mtodos de medicin y comparar sus

ventajas y desventajas.

2.2. Objetivos especficos.- Familiarizarse con los equipos de medicin de la dureza.- Lograr obtener los valores dureza.-

Aprender a usar los equipos.- Reconocer el tipo de material.

3. MARCO TERICO.

ENSAYOS DE DUREZALa dureza de un material es la resistencia que opone a la penetracin de uncuerpo ms duro.

La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esfrica, cnica opiramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto

tiempo en el cuerpo a ensayar. Como indicador de dureza se emplea ladeformacin permanente (plstica)En algunos casos, es necesario determinar las caractersticas mecnicas de losmateriales sin llegar a su destruccin. Tambin podemos determinar la durezaconseguida mediante un tratamiento de dureza. Podemos mencionar los tres tiposde ensayos de dureza ms importantes:

DUREZA BRINELL.


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Se comprime una bola de acero templada, de dimetro (D) 2,5; 5 10mm, contrael material a ensayar con una fuerza P. Despus de liberar la carga se mide eldimetro (d) de la huella con un dispositivo amplificador ptico. La dureza

Brinell es un valor adimensional resultante de:

La fuerza del ensayo debe tomarse de magnitud tal que se forme una huella condimetro d = 0,2.D a d = 0,7.D. Para materiales blandos y bolas de ensayo

pequeas, la fuerza del ensayo debe ser menor. Se calcula partiendo del grado decarga y del dimetro de la bola.

El grado de la carga para el acero no templado y el hierro fundido es a = 30;

para metales no frreos y sus aleaciones a = 10; para el aluminio y el cinc a =5; para los metales de cojinetes a = 2,5; para el plomo y el estao a = 1,25.


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Cargas y dimetro de esfera usadas para el ensayo de dureza Brinell.

En algunos materiales, la penetracin provoca una deformacin en la huella, lacual puede llegar a dar una informacin falsa a la hora de medir el dimetro.

Se sabe experimentalmente que l nmero de dureza Brinell de casi todos losmateriales est influenciado por la carga de penetracin, el dimetro del baln ylas caractersticas elsticas del mismo. En general debe usarse un baln de 10mm de dimetro y de una composicin qumica adecuada con cargas de 3000 kgf,1500 kgf o 500 kgf, dependiendo de la dureza del material que va a probarse.

Aunque los nmeros de dureza Brinell pueden variar conforme la carga de pruebausada con el baln de 10 mm, cuando se usen balines ms pequeos en probetasdelgadas, los resultados de las pruebas generalmente corresponden a los

obtenidos con el baln de 10 mm de dimetro.l nmero de dureza Brinell seguido del smbolo HB sin sufijos indica lassiguientes condiciones de prueba.Dimetro del baln = 10 mmCarga = 3000 kgf

Duracin de la carga = 10 a 15 segundos.

APARATOS Y EQUIPOMAQUINA DE PRUEBA: El equipo para la prueba de dureza Brinell

generalmente consiste de una mquina que soporta la probeta y aplica una cargapredeterminada sobre un baln que est en contacto con la probeta. La magnitudde la carga est limitada dentro de ciertos valores. El diseo de la mquina de

prueba debe ser tal que no permita un movimiento lateral del baln o de la probetamientras se est aplicando la carga.PENETRADOR:El baln estndar para la prueba de dureza Brinell debe ser de10 mm de dimetro con una desviacin de este valor no mayor de 0.005mm en eldimetro. Puede usarse el baln que tenga una dureza Vickers de por lo menos850 usando una carga de 98N (10 kgf) en materiales que tengan una dureza nomayor de 450 HB o un baln de carburo de tungsteno en materiales con una

dureza no mayor de 630 HB. La prueba de dureza Brinell no se recomienda enmateriales que tengan una dureza mayor de 630 HB.


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El baln debe ser pulido y estar libre de defectos; en las pruebas de investigacino de arbitraje debe informarse especficamente el tipo de baln empleado cuando

se determinen durezas Brinell que sean mayores de 200.MICROSCOPIO DE MEDICIONLas divisiones de la escala micromtrica del microscopio o de otros dispositivosde medicin que se usen para medir el dimetro de la huella, deben permitir unamedicin directa en dcimas de milmetro con una aproximacin hasta 0.02 mm.

Este requisito se aplica nicamente al diseo del microscopio y no es un requisitopara la medicin de la huella.ESPESOREl espesor de la probeta debe ser tal, que en la cara opuesta a la de la pruebano quede huellas u otras marcas de esta. En cualquier caso el espesor de la

probeta debe ser cuando menos10 veces la profundidad de la huella.

ACABADOCuando menos la superficie sobre la cual se va a aplicar la carga debe estar

limada, esmerilada o pulida con un material abrasivo, de tal manera que lasorillas de la huella estn claramente definidas para permitir la medicin deldimetro con la exactitud especificada.

PROCEDIMIENTO MAGNITUD DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga parala prueba de dureza Brinell estndar es de 3000kgf, 1500kgf o 500kgf. Es deseableque la carga de la prueba sea de tal magnitud que el dimetro de la huella esteentre 2.5 a 6.00 mm.

No es obligatorio el que la prueba cumpla estos intervalos de carga pero debetomarse en cuenta que pueden obtenerse diversos valores de Dureza Brinell si svaria la carga a la especificada usando un baln de 10 mm.

Para materiales ms blandos en ocasiones se ocupan cargas de 250kgf, 125kgf o100kgf. La carga usada debe anotarse en los informes.ESPACIAMIENTO DE LAS HUELLAS: La distancia del centro de la huellaa la orilla de la probeta o a la orilla de otra huella debe ser cuando menos tresveces el dimetro de la misma.APLICACIN DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga de prueba debeaplicarse a la probeta lenta y uniformemente. Aplicar toda la carga de prueba

por 10 s a 15 s excepto para ciertos metales blandos (suaves.)MEDICION DE LA HUELLA

DIMETRO: En la prueba deben medirse dos dimetros de la huellaperpendiculares entre s. Y su valor promedio se usa como base para calcular elnmero de dureza Brinell, estas mediciones comnmente son tomadas con unmicroscopio porttil a bajos aumentos que tiene una escala fija en el ocular.


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DUREZA ROCKWELLESCALA DE DUREZA

Para los materiales duros se emplea como elemento de penetracin un cono dediamante de ngulo 120, y para los semiduros y blandos una bolita de acero de1/16, deducindose la fuerza Rockwell de la profundidad conseguida en la

penetracin. El cuerpo empleado para la penetracin se hace incidir sobre lasuperficie de la pieza a ensayar con carga previa de 10Kg. La profundidad depenetracin alcanzada constituye el valor de partida para la medicin de laprofundidad de la huella.Despus se aumenta en 140Kg la carga aplicada al cono (150Kg), y en 90Kg laaplicada a la bolita (100Kg), bajndose nuevamente el valor previo. Se mide la

profundidad de penetracin que queda y en la escala del aparato se leedirectamente la correspondiente dureza Rockwell C (HRC) cono o la


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Rockwell B (HRb) bolita.

La siguiente es una tabla simplificada de los materiales ms comunes que semiden con Rockwell.

DEFINICIONESNUMERO DE DUREZA ROCKWELL: es un nmero obtenido por la

profundidad de la huella; el cual proviene cuando se aumenta la carga sobre unpenetrador desde una carga fija menor hasta una mayor, retornando despus ala carga menor.

Los nmeros de dureza Rockwell se expresan siempre con un smbolo de escala,que indica el penetrador y la carga utilizada.

EJEMPLO: 60 HRC indica un valor de dureza Rockwell 60 medido en la escalaC.

MAQUINA Y EQUIPOLa mquina de prueba consiste en un soporte rgido o yunque, sobre el que secoloca la probeta y un dispositivo que aplica las cargas prefijadas a un

penetrador en contacto con la misma.PENETRADORESa) PENETRADOR DE DIAMANTE.Este tipo de penetrador debe emplearse en pruebas de dureza para las escalas

A, C y D.Consiste en un cono de diamante cuyo ngulo es de 120 0.5 y su eje debecoincidir con la direccin de penetracin con una tolerancia de 0.5. La puntaes un casquete esfrico con un radio de 0.200 mm.

La forma del casquete y el valor del radio del penetrador tienen una influenciaimportante en el valor de la dureza obtenida. La anisotropa del diamante hacedifcil el maquinado del mismo en forma totalmente simtrica. Por lo cual esnecesario comparar los resultados obtenidos con un penetrador patrn sobre

piezas patrn de diferentes durezas.b) PENETRADOR ESFERICO DE ACERO


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Este tipo de penetrador debe emplearse en los ensayos de dureza para las escalasB, E Y F.Consiste en un baln de acero templado y pulido, con un dimetro de 1.588 mm 0.003 mm; Excepto para la escala E, que tiene un dimetro de 3.175 mm 0.004mm. Dicho baln debe estar pulido y no debe presentar defectos superficiales.

Debe eliminarse y anularse la prueba si presenta una deformacin mayor a latolerancia indicada anteriormente o cualquier otro defecto superficial.

En los dos tipos de penetrador debe evitarse la acumulacin en el penetrador de:polvo, tierra, grasa o capas de xidos, dado que esto afecta los resultados de laprueba.PROCEDIMIENTO.APLICACIN DE LA CARGA MENOR: debe colocarse la probeta sobre elsoporte y aplicar la carga menor gradualmente hasta que se obtenga laindicacin apropiada en la cartula. Esto se obtiene cuando el indicador haya

dado l nmero apropiado de revoluciones completas y quede dentro de 5divisiones de la posicin de ajuste en la parte superior de la cartula.

APLICACIN DE LA CARGA MAYOR: Debe aplicarse la carga mayoraccionando la palanca de operacin sin impacto y dejando que gire libremente.Se retira la carga mayor llevando la palanca de operacin de regreso a la

posicin original dentro de los 2 segundos siguientes despus de que sumovimiento ha cesado sin interrumpirla maniobra de regreso.

LECTURA DE LA ESCALA PARA DUREZA ROCKWELL: Debe considerarse ladureza Rockwell como la lectura del indicador en la escala apropiada de la

cartula, despus de que se ha quitado la carga mayor y mientras la carga menoran est actuando. Estas lecturas se estiman a veces a la mitad de una divisin,dependiendo del material que se pruebe.CONDICIONES DEL ENSAYO1. La superficie del material debe estar lisa, seca y libre de grasa, polvo etc.2. El espesor de la probeta debe ser por lo menos diez veces la profundidad de lahuella, y el ensayo no es vlido si en la cara posterior a la del ensayo apareceuna protuberancia.3. Si se ensaya una pieza cilndrica, el radio debe ser mayor en seis milmetros aldel penetrador.

Los valores de dureza resultan ligeramente inferiores a los valores reales.4. La aplicacin de la carga debe hacerse de manera perpendicular a la superficie

de la probeta.

DUREZA VICKERSDEFINICIONESEn este caso se emplea como cuerpo de penetracin una pirmide cuadrangularde diamante.

La huella vista desde arriba es un cuadrado. Este procedimiento es apropiado

para aceros nitrurados y cementados en su capa externa, as como para piezasde paredes delgadas de acero o metales no frreos.


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La dureza Vickers (HV) se calcula partiendo de la fuerza en Newton y de ladiagonal en mm 2 de la huella de la pirmide segn la frmula:

P: carga aplicada en Nd: Diagonal media de la huella en mm.

La diagonal (d) es el valor medio de las diagonales de la huella (d1) y (d2).

Este ensayo, al igual que el Brinell, se basa en el principio de calcular el valorde dureza relacionando la fuerza de aplicacin sobre la superficie de la impresinen el material. Lo hemos simplificado utilizando en este caso el valor de lalongitud de la diagonal.

Los valores de las cargas ms usados van desde 1 a 120 kgs.NUMERO DE DUREZA VICKERSExisten tres tipos de ensayo de dureza Vickers caracterizados por diferentes

intervalos de fuerzas de ensayo.

DESIGNACINl nmero de dureza Vickers es seguido por las siglas HV con un primer sufijoconvencional y un segundo sufijo que indica el tiempo de aplicacin de la carga,

cuando este ltimo difiere del tiempo normal, el cual es de 10 a 15 segundos.LAS PRUEBAS DE DUREZA Vickers se efectan con cargas desde 1.96 N hasta980.7 N

En la prctica, l nmero de dureza Vickers se mantiene constante para cargasusadas de 49 N o mayores. Para cargas menores l nmero de dureza varadependiendo de la carga aplicada. A continuacin indicamos los nmeros dedureza Vickers para cargas de prueba de 9.8 N.

APARATOS Y EQUIPOMQUINA DE PRUEBA: El equipo para la prueba de dureza Vickers consistegeneralmente de una mquina que soporta la probeta y permite un contactogradual y suave entre esta y el penetrador, bajo una carga predeterminada que


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se aplica durante un periodo de tiempo dado. El diseo de la mquina debe sertal que no tenga balanceos o movimientos laterales de la probeta y del

penetrador, mientras se aplica o retira la carga, se utiliza un microscopio demedicin que generalmente va montado en la mquina.

PENETRADOR DE DIAMANTEEl penetrador debe estar finamente pulido con aristas bien definidas. La base dela pirmide debe ser cuadrada y sus caras opuestas deben formar un ngulo de136.Las cuatro caras del penetrador deben estar inclinadas simtricamente conrespecto al eje del mismo y terminar en un vrtice afilado, o sea que la lnea deunin entre las caras opuestas no deben ser mayor de 0.001 mm de longitud.

El buen estado de la punta del penetrador es de considerable importancia cuandola carga de prueba es pequea y la huella tambin, por esta razn se recomienda

verificar peridicamente la punta del penetrador para evitar fallas.MICROSCOPIO DE MEDICIONLas divisiones de la escala micromtrica del microscopio, o de cualquier otrodispositivo de medicin, debern ser tal que pueda medirse la longitud de lasdiagonales de una huella con una aproximacin de 5%, lo que sea mayorefectuada en una probeta, con la superficie pulida.

PREPARACIN DE LA PROBETALa prueba de dureza Vickers es aplicada a un gran nmero probetas desdebarras grandes y secciones laminadas hasta piezas diminutas en montajes

metalogrficos. Las probetas deben acondicionarse para que estas proporcionenun buen soporte de tal forma que no se muevan durante la prueba.ACABADOLa superficie de la probeta debe prepararse de tal manera que se definanclaramente los extremos de las diagonales y puedan medirse. Al preparar la

probeta debe tenerse cuidado de no revenir la superficie durante el rectificado dela misma o de no endurecerla por trabajo mecnico durante el pulido.

PROCEDIMIENTOMAGNITUD DE LA CARGA DE PRUEBA: Pueden usarse cargas de pruebadesde 1.96 N hasta 980.7 N conforme con los requisitos de la prueba. l nmerode dureza Vickers es prcticamente independiente de la carga de prueba.

APLICACIN DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga de prueba debe aplicarsey retirarse suavemente sin golpes o vibraciones. El tiempo de aplicacin de lacarga de prueba completa debe ser de 10 a 15 segundos a menos que seespecifique otra cosa.

ESPACIO ENTRE HUELLAS: El centro de la huella no debe estar cercano a laorilla de la probeta u otra huella en una distancia igual a dos veces y media lalongitud de la diagonal de la huella. Cuando se prueba material con

recubrimiento, la superficie de unin debe considerarse como una orilla para elclculo del espacio entre huellas.


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MEDICION DE LA HUELLA: Deben medirse ambas diagonales de la huella ysu valor promedio usarse como base para el clculo del nmero de durezaVickers. Se recomienda efectuar la medicin con la huella centrada, tanto como

sea posible, en el campo ptico del microscopio.


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INTRODUCCION A LA METALURGIA FISICA

5. MATERIALES Y EQUIPOS.

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Equipos

5 1 1 Durmetro porttil EQUOTIP 3


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5 1 2 Durmetro Zwick/Roell

5 2

Materiales

5 2 1 Aluminio 5 2 2 Bronce

5 2 3 Acero inoxidable 5 2 4 Cobre

5 2 5 SAE 1020 5 2 6 SAE 1045


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5 2 7 Latn 5 2 8 Poliamida

5 2 8 Tefln

6 RESULTADOS

7 CONCULUSIONES Y RECOMENDACIONES

8 BIBLIOGRAFIA

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