informe 1 ciencias de los materiales ensayo de dureza

7/25/2019 Informe 1 Ciencias de Los Materiales Ensayo de Dureza

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Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Ciencia de los Materiales I

INFORME DE LABORATORIO N 1

TEMA: ENSAYO DE DUREZA

PROFESOR:____________________________

INTEGRANTES: CARBAJAL JARA WILDER JAVIER OCHOA RIVAS DIEGO STEVEN VALERA QUIROZ JOSE DANIEL

SECCION:

FECHA DE EXPERIENCIA: 13/04/15

FECHA DE ENTREGA: 19/04/15

LIMA - 2015


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NDICE

INTRODUCCION ................................................................................................................. 3OBJETIVOS .......................................................................................................................... 4

DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO............. 5

Equipo Rockwell: .............................................................................................................. 5

Equipo para Vickers:........................................................................................................ 6

Microscopio ........................................................................................................................... 6

................................................................................................................................................ 7

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL............................................................................... 8

TABLAS Y RESULTADOS ...............................................................................................14

METODO VICKERS (HV). ............................................................................................14

METODO ROCKWELL (HR) ........................................................................................15

OBSERVACIONES............................................................................................................16

CONCLUSIONES: .............................................................................................................16

RECOMENDACIONES: ....................................................................................................17

BIBLIOGRAFA: .................................................................................................................18

ANEXOS..............................................................................................................................18

CUESTIONARIO ................................................................................................................21


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INTRODUCCIONProbablemente los materiales ms cercanos a la profesin del ingeniero

son los metales, como el acero estructural. En este laboratorio una de laspropiedades mecnicas del metal que es la dureza.

La dureza como tal mide la resistencia de la superficie de un material a lapenetracin por un objeto duro. Se han inventado una diversidad de pruebas dedureza, pero las de ms comn son los ensayos Brinell, Rockwell y vickers.

La determinacin de la Dureza, que se hace con estos mtodos esgeneralmente ensayos de penetracin, que consiste en dejar una huella en elmaterial que se ensaya, aplicando sobre el un penetrador con una presindeterminada y hallando el ndice de dureza en funcin de la presin ejercida y laprofundidad o dimetro de la huella.

En el presente laboratorio nos valimos del mtodo rockwell y vickers parahallar la dureza experimental de algunos metales.


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OBJETIVOS

Diferenciar los tipos de ensayos de Dureza (Vickers, Rockwell, Brinell)

identificando la mejor forma de determinar la dureza de un material.

Conocer y aplicar las normas que establece la Norma Tcnica Peruana.

Aprender de forma prctica el proceso para determinar la dureza de un

material.

Identificar a los materiales mediante su dureza y poder compararlosmediante las escalas de dureza.

Conocer y detallar los materiales empleados en el ensayo, en la medicin

de la dureza.


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DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO

Equipo Rockwell: Marca: Wilson.

Se utiliz 4 probetas lisas de pulgada.

Se utiliz 2 cargas: 60kg y 100 kg.

Usa 4 yunques diferentes. Tiene una pieza metlica para colocar en

vertical los metales.

Fig1.Durmetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM.

Fig2. Pieza metlica.


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Equipo para Vickers:

Microscopio

Marca: Leitz Wezlar Germany

N626449

Fig3.Durmetro digital del Instituto de Motores (FIM).

Fig4. Microscopio Electrnico Laboratorio de ciencias de los materiales (FIM)


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Materiales:

1. Aluminio

2. Cobre

3. Bronce

4. Acero en baja cantidad de carbono

5. Acero en media cantidad de carbono

Fig5. Prensa manual

Fig6. Metales utilizados en la experiencia.


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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

PARA EL MICRO DURMETRO VICKERS (LEITZ WETZLAR-GERMANY

626449)

En el ensayo de dureza vickers, un penetrador de diamante piramidal con un

ngulo de 136 entre las caras opuestas en el vrtice, es presionado contra la

superficie de la muestra utilizando una fuerza determinada y una vez que esta

fuerza es retirada, se prosigue a medir pticamente las diagonales de la huella

dejada.

-En nuestro caso empezamos a nivelar de manera horizontal cada muestra del

material que vamos a analizar, con una prensa, sobre un pedazo de vidrio y en su

superficie plastilina.

Fig7. Durmetro.


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-Luego en el lugar correspondiente del micro durmetro procedemos a colocar

pesas de forma circular.

-Como se mencion antes; se deja caer paulatinamente la pesa luego pticamente

observamos por el lente; las dimensiones de cada diagonal y con las frmulas

calculamos su dureza en este sistema.

Fig8. Piezas metlicas. Fig9. Prensa manual

Fig10. Micro durmetro.Fig10. Pesas de forma circular.


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PARA EL DURMETRO ROCKWELL ELECTRNICO

-Con una carga total de 100kg (10kg son de la precarga) y un penetrador esfrico de 1/16

avo de pulgada como dimetro para materiales duros y de 1/8avo para menos duros.

Fig12. Durmetro rockwell

Mecanismo de trabajo del ensayo Vickers.


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-Ya que la carga es alta, ya no se necesita nivelar tanto la muestra, luego al colocarla en

donde es correspondiente se baja una palanca y es ah donde se va aplicando la carga

paulatinamente.

-Hasta que el mismo dispositivo te indica que ya bajo todo y solo se espera el resultado

que se ver en una pantallita adherido al dispositivo y depende de la escala (B, H , etc)

se visualizar: HRB, HRC, etc.

Para el durmetro ROCKWELL ( Model 1JROTester Number 7 )

Con carga total de 100kg.

Fig13. Pantalla digital donde se

aprecia la lectura

Fig14. Proceso de penetracin.

Fig15. Durmetro rockwell


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-Se coloca el material a analizar en donde corresponde y girar la palanca hasta

que las dos manijas que se ven en la pantalla queden verticales y se suelta la

carga mediante un mecanismo de palanca.

-Cuando toda la carga haya bajado, de golpe separar el penetrador del material y

ver en la pantalla cuanto ha medido en la escala roja y conforme a ello anotar el

resultado.

Durmetro rockwell ( con carga total de100 kg toneladas, sin precarga-

penetrador esfrico de 10mm de dimetro)

Fig16. Aplicacin del durmetro Fig17. Indicador.

Fig18. Durmetro rockwell.


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-Se coloca la muestra y mediante un mecanismo de palanca, dejamos caer los

100 kg. , esperamos a que caiga todo luego retiramos el material con la huella y

muy aparte con otro mecanismo medimos la huella dejada.


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TABLAS Y RESULTADOS

METODO VICKERS (HV).

Segn:

= 1,854

P: Carga aplicada en kilogramos (Kg).

d: Diagonal medidas (en mm).

Con la formula anterior y los datos obtenidos en el laboratorio se elabora la siguiente tabla:

MATERIAL Carga(Kg) 1Diag. 2Diag. D. Media HVAcero de baja dureza 0.1 kg 40um 39um 39.5um 118.83Acero 0.1 kg 23.3um 21.5um 22.4um 369.5Acero de buena dureza 0.2kg 51um 50.5um 50.75um 143.97Cobre 0.1 kg 35um 52um 43.5um 97.98Bronce 0.1 kg 43um 45.5um 44.25um 94.68Aluminio 0.1 kg 58um 62.5um 60.25um 51.07

*Um: 10-3mm

VENTAJAS DEL METODO VICKERS

a) Las huellas vickers son comparables entre si, y las cifras de dureza

obtenidas, independientes de la carga.

b) Con el mismo penetrador puede medirse una amplia gama de materiales,

desde muy blandos hasta muy duros, llegndose hasta 1150 vickers.

c) Puede medirse dureza de piezas muy delgadas empleando cargaspequeas, hasta espesores del orden de 0,05mm.

d) Como es preciso examinar la huella, puede comprobarse en cada medicin

el buen estado del diamante, lo que no ocurre en el rockwell, que debe

examinarse el diamante de vez en cuando.

Tabla n1


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METODO ROCKWELL (HR)El mtodo Brinell no permite no permite medir durezas de los aceros

templados porque se deforman las bolas. Para esto se emplea el mtodo

Rockwell.

El mtodo rockwell se bata tambin en la resistencia que oponen los

materiales a ser penetrados; pero en lugar de determinar la dureza del material en

funcin de la huella que deja el cuerpo penetrante, se determina en funcin de la

profundidad de esta huella.

Para este mtodo existen veintin escalas, para veintin combinaciones de

penetradores y cargas, para el experimento se utiliz la escala B y H.

ESCALA MATERIAL Cargamenor(Kg)

Cargamayor(Kg)

Tipo depenetrador

DurezaRockwell(HR)

B Acero bajoen carbono

10 100 Bola de

6" HRB 79.9

B Acero medioen carbono

10 100 Bola de

6" HRB 89

B Bronce 10 100 Bola de

6" HRB 80.3

H Aluminio 10 60 Bola de

" HRH 94.4

H Cobre 10 60 Bola de

" HRH 109.9

VENTAJAS DEL METODO ROCKWEL

Este mtodo es muy rpido y preciso, pudiendo realizar el ensayo operarios

no especializados. Adems, las huellas son ms pequeas que en el mtodo

Brinell. Pero tiene el inconveniente de que si el material no asienta perfectamentesobre la base, las medidas resultan falseadas.


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OBSERVACIONESObservamos que las mquinas slo calcula las cargas verticales, pero se

puede usar en cargas horizontales, con una pieza metlica.

Observamos que el xido tambin influye bastante en el resultado de nuestra

ensayo, as como tambin el de tener en cuenta que cada probeta por ms de

ser del mismo elemento, no tiene que tener la misma dureza, esto implica el

tipo de tratamiento que se le dio a la probeta para su comercializacin.

Observamos que el resultado de nuestro ensayo depende mucho de que laprobeta cumpla con las medidas necesarias para su medicin.

Observamos que el error en la medicin vara de acuerdo a la distancia que

dejamos en cada nuevo ensayo en la misma probeta.

CONCLUSIONES: En el ensayo Brinell se mide la superficie de la huella, por lo que es correcto

en materiales de perfil grueso donde las huellas obtenidas son ntidas y de

contornos delimitados. No es fiable en materiales muy duros y de poco

espesor, se cometen grandes errores en la medida cuando la deformacin

es pequea. Tiene ms limitaciones que los dems mtodos.

En el ensayo Vickers tambin se mide la superficie de la huella, se puede

medir dureza superficial por la poca profundidad de la huella, los espesores

de los materiales pueden ser mucho ms pequeos que en los del ensayo

Brinell. Los ensayos Brinell y Vickers dan resultados muy parecidos hasta un

valor aproximado de 300, a partir de aqu la dureza Vickers es superior a la

Brinell, puesto que la deformacin de la bola falsea los resultados.


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El ensayo Rockwell se diferencia de los anteriores en que la medida de su

dureza se hace dependiendo de la profundidad de la huella y no de su

superficie, es un ensayo rpido y fcil de realizar pero menospreciso que el

Brinell y el Vickers. Es vlido para ensayos en materiales duros y blandos.

El materia al cual se va hacer la medicin de dureza debe estar previamente

tratado (sus bases tiene que ser paralelas entre s, deben de estar bien

pulidas libre de cualquier fisura).

RECOMENDACIONES: Debemos tener cuidado en el uso o manipulacin de los equipos que vamos

a utilizar, preocupar no golpearlos, no ensuciarlos, no manipularlos sin saber

cmo funciona.

Tratar de tener los materiales a usar lo ms limpios posibles, lijados, es decir

una superficie perfectamente plana.

Tener bastante cuidado a la hora de tomar las mediciones y que de ellos

depende la mayor precisin de los datos.

Verificar que el penetrador este en posicin perpendicular a la superficie de

la probeta.

No mover el equipo de penetracin a la hora de aplicada la carga.

Como regla general para el ensayo Vickers, el espesor de la probeta debe

ser superior a 1.5 la diagonal de la huella.

El valor de la diagonal tomado debe ser el promedio de las dos diagonales

de la huella


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BIBLIOGRAFA:

Tecnologas de los Materiales Industriales. Lasheras, Esteban. Pg. 193-203

Tratamiento Trmico de los Aceros. Apraiz, J.

Tcnicas de Laboratorio para pruebas de Materiales (Keyser, Carl. Limusa-

Wiley).

Pruebas Mecnicas y Propiedades de los Metales (Zolotorevski, V. Editorial

Mir).

Normas ASTM. Normas NTP

ANEXOSTabla 3. Escala de Dureza Rockwell (APRAIZ).


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Fig19. Aplicacin del ensayo Rockwell.

Fig20. Ilustracin del mtodo Rockwell.


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Fig21. Ilustracin del proceso Vickers.

Fig20. Ensayos de Dureza.


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CUESTIONARIO De ejemplos de situaciones en las cuales es necesario el uso del ensayo

de microdureza.

o Superficies plateadas.o Revestimientos como laca, barniz o pintura.

o Lminas delgadas y materiales muy delgados, hasta de 0.0001 pulg.

o Para establecer los gradientes de endurecimiento.

o Bimetales y materiales laminados.

o Partes o reas muy pequeas, como engranajes de reloj, bordes de

herramientas de corte, crestas de filetes en cuerdas, puntos pivote, etc.

o Materiales muy frgiles o quebradizos (indentador de Knoop), como silicio,

germanio, vidrio, esmalte de dientes.

o Materiales opacos, claros o translcidos.

o Metales en polvo. Para investigar constituyentes individuales de un

material.

o Para determinar la dureza del grano o la dureza de la frontera del mismo.

Se puede medir la dureza en una superficie curva con el MtodoRockwell? Bajo qu condiciones es posible? Muestre un ejemplo de

correccin de la Dureza Rockwell medida en una superficie curva.


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Qu condiciones debe cumplir la superficie cuando se realiza una

medicin de dureza Rockwell? Y en el caso Vickers?

Cul debe ser la separacin entre huellas para el caso de medicin de la

dureza Rockwell de un material metlico de acuerdo a la Norma Tcnica

PeruanaNTP, y segn la norma ASTM?

Muchas de las consideraciones y precauciones a tener durante el ensayo son

las mismas que se mencionaron para un ensayo Brinell. As por ejemplo la cara a

ensayar debe ser lisa y plana, la carga debe actuar en forma perpendicular a la

probeta, la cual no debe moverse durante el ensayo. El espesor de la probeta no

debe ser menor de 10 veces el incremento de penetracin (10h) cuando el

penetrador es el cono de diamante y 15 veces (15h) cuando el penetrador es una

bolilla [5]. El ensayo debe ser descartado si la cara opuesta a la ensayada

presenta una marca por pequea que sea, ya que esto implica que el apoyo

soport parte de la carga. Cuando se ensayan piezas cilndricas su radio de

curvatura no debe ser menor de 5 mm. En general en estos cazos el valor de

dureza obtenido disminuye en funcin del dimetro del material y la norma ASTME18 da los valores a adicionar a los resultados obtenidos en el ensayo [1]. El valor

de dureza debe resultar del promedio de por lo menos tres mediciones las que

debern efectuarse a una distancia de no menos de 3 mm.


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Cul ser la penetracin de la bola cuando se tiene una dureza de 110

HRB?

Segn el mtodo rockwell = 130 Si = 110

Entonces = 20

Qu tipo de relacin existe entre el valor de la dureza de una material

metlico y su resistencia mecnica?

La dureza de que materiales puede medirse con el esclermetro Shore.

Se basa en la reaccin elstica del material cuando dejamos caer sobre l unmaterial ms duro.

Si el material es blando absorbe la energa del choque, si el material es duroproduce un rebote cuya altura se mide.

La prctica se realiza en un "esclermetro" o "escleroscopio", aparato formado por

un tubo de cristal de 300mmde altura, por cuyo interior cae un martillo con puntade diamante redondeada de 2,36g.La altura de la cada es de 254 mm y la escala

est dividida en 140 divisiones.

Material Durmetro Escala

Casco duro 75 D

Goma ebonita 100 A

Rueda dura de skateboard 98 A
http://es.wikipedia.org/wiki/Mmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mm


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Ruedas slidas de tractor 50 D

Rueda blanda de skateboard 75 A

Parche de rueda de vehculo 70 A

Sello de puertas 55 A

Banda de goma 25 A

Sorbothane 40 OO

Sorbothane 0 A

Pegamento de bicicleta 15-30 OO

Goma de mascar 20 OO

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