DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGA Y MECNICA

CARRERA DE INGENIERA MECNICA-MECATRNICAASIGNATURA: MECNICA DE MATERIALES

INFORME DE DUREZA BRINELL, DOBALDO EN METALES, IMPACTO

Profesor: Ing. Christian LeivaALUMNOSJoselyne NaranjoFreddy CrdovaJuan Carlos QuijijeSantiago Medina

SANGOLQU-ECUADORTEMA: DUREZA BRINELL, DOBLADO EN METALES, IMPACTO1) OBJETIVO Medir la dureza Brinell, resistencia al impacto de un metal y observar las fibras sometidas a traccin en una placa doblada.2) MARCO TERICO 2.1 DUREZA BRINELL Durezade un material mediante el mtodo de indentacin, mide la penetracin de un objeto en el material a estudiar. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o penetrador usado es una bola deacero templado de diferentes dimetros. Para los materiales ms duros se usan bolas decarburo de tungsteno. El valor medido es el dimetro del casquete en la superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparacin de la superficie.

La bola penetra dejando una marca. Este ensayo slo es vlido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es vlido. Se pasa entonces al ensayo dedureza Vickers. Para saber si el ensayo es vlido o no, se usa el espesor de la pieza y la profundidad de la huella; mediante la frmula siguiente: espesor de la pieza > = a 8 veces la profundidad de la huella. De este modo, si el valor resultante es menor al que tiene el espesor de la pieza se dice que el ensayo es vlido, en caso contrario, no lo ser; y por tanto se pasa al ensayo Vickers.

DondeHB= Dureza Brinell (kg/mm2) P= Carga aplicada (KG)D= Dimetro de la esfera de acero (mm)d= Dimetro promedio de la huella dejada por la esfera de acero (mm)2.2 RESISTENCIA AL IMPACTOViga simplemente apoyada con carga de impacto en la mitad de la longitud

DndeI=Resistencia al impactoU=Energa de deformacin medida en el pndulo de CharpyA= rea de la seccin transversalLey de la conservacin de la energa, que involucra energa potencial, cintica y de deformacin.2.3 ENSAYO DE CHARPYLa prueba de impacto o prueba de resiliencia Charpy, la cual consiste en medir la capacidad de un material para absorber la aplicacin sbita de una carga sin romperse, esta capacidad de absorcin se puede ver afectada por el ambiente en el que se realice la prueba y la composicin qumica del material. Para la correcta realizacin de la prueba Charpy existen normas tcnicas y elementos importantes para el ensayo como es el pndulo, en el cual vamos a identificar los diferentes tipos de energa que van a afectar la probeta en el momento previo y posterior al impacto.; tambin se muestran resultados de la misma, materiales de gran desempeo para su realizacin y algunos ejemplos de aplicaciones en nuestro entorno.

3. EQUIPOS1. Calibrador pie de rey, Mitutoyo apreciacin: 0.02mm.2. Mquina universal de ensayos AMSLER. 3. Indentor con esfera de acero endurecido (Dureza Brinell)4. Pndulo de Charpy (Impacto)4. MATERIALESHierro fundidoAcero A365. PROCEDIMIENTO5.1 DUREZA BRINELL

Pulir la probeta Medir el dimetro de la esfera de acero endurecido Aplicar una carga de 1500 Kg durante 15 s con la mquina de ensayos universales Medir el dimetro medio(laboratorio de metrologa), de la huella dejada por la esfera de acero Hacer firmar las hojas de registro5.2 RESISTENCIA AL IMPACTO Medir la dimensiones de la seccin transversal de la probeta Determinar el valor de referencia de la energa de deformacin Medir la energa de deformacin U de la probeta hasta la rotura Observar la seccin de rotura de la probeta6. PREGUNTAS6.1 DUREZA BRINELL1. Calcular la dureza Brinell HB de cada materialACERO A36Ejemplo de clculosP=1500kgD=10.57mmd=3.981mm

ANLISIS DE ERRORES

ACERO A36

DUREZAP=1500kg

ACEROD(mm)d(mm)HB (calculado)HB (terico)%ERROR

HIERRO FUNDIDO10,572,886224,9462354,28%

A 3610,573,981116,0711203.27%

2. Calcular la relacin entre la dureza Brinell y el esfuerzo ltimo a la traccin del materialLa dureza es proporcional a la resistencia a la traccin. Pero la constante de proporcionalidad es diferente para diferentes materiales

ACEROHB(calculado)Resistencia a la traccin N/mm2

A36116.071385

HIERRO FUNDIDO224,946770

Conclusiones El hierro fundido es ms duro que el acero A36. En el hierro fundido se cre una grieta al hacer el ensayo de dureza, mientras que en el A36, no se provoc ninguna grieta. El hierro fundido es un acero frgil, y el A36 es un acero blando.

6.2 RESISTENCIA AL IMPACTO 1. Calcular la resistencia al impacto I de la probetaAcero Hierro fundido Ejemplo de clculosI=Resistencia al impactoU=14.9 kpm1kpm=9.81Na=11.39mm=0.01139 [m]l=7.06mm=0.00706 [m]

RESISTENCIA AL IMPACTO

ACEROa(mm)l(mm)U(kpm)I(kN/m)

Frgil(fundicin)9.944,90,11827.112

A3611.397.0614.90.02014

2. Realizar un balance de energaNosotros poseemos energa potencial debido a la altura de donde se dispara el brazo en el ensayo Charpy, en el momento que baja, cuando la altura sea cero, esta energa se transforma en energa cintica. Es aqu donde nuestra probeta absorver cierta cantidad de esa energa, impidiendo que el brazo alcance su altura inicial. La diferencia entre la altura inicial del pndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energaabsorbida en el proceso de fractura de laprobeta. La energa absorbida en el impacto por la probeta usualmente se calcula como la diferencia de alturas inicial y final del pndulo, obviando algunas prdidas por rozamiento

Dnde:es la energa empleada en la rotura en JoulePes la masa del pndulo en Kgges la gravedad (9,8 m/s)hes la altura inicial del pnduloh'es la altura final del pnduloles la longitud del pndulo en metrosyson los ngulos que forma el pndulocon la vertical antes y despus de soltarlo, respectivamente.

3. Describir la seccin de falla de la probetaHierro FundidoLa probeta se fracturo completamente sin sufrir ninguna deformacin en sus alrededores, por lo que se conculye que es un material frgil.

Acero A36En los alrededores de la fractura de la probeta se localizan deformaciones en parte provocadas por el esfuerzo del material por absorber parte del choque. Es por esto que se considera como un material resistente. HIERRO FUNDIDO ACERO A364. Conclusiones Con este ensayo pudimos determinar que tan dctil o frgil es un un acero, en nuestro caso el hierro fundido es frgil y el A36 es un acero dctil. Los aceros que son frgiles no absorben el impacto, por lo que se fracturan con gran facilidad. Los aceros que son dctiles absorben una cantidad considerable de energa, se rompen pero se nota claramente en sus fibras que ha existido deformacin.6.3 DOBLADO 1. Describir las fibras a traccin observadasEn nuestras platinas al realizar los ensayos de doblado pudimos apreciar:En la placa sin soldar, el doblado se fue realizando de forma uniforme hasta llegar a su deformacin final. Las fibras superiores fueron sometidas a traccin por lo que se observa un alargamiento en las fibras. En las fibras inferiores se observa que las fibras se comprimen.En la placa soldada el momento de realizar el ensayo, poco a poco esta fue cediendo en el cordn de soldadura hasta que llego al punto de la rotura, lo que podemos sacar como conclusin de que no hubo una buena soldadura, ni una buena fundicin de las placas con el cordn.2. Conclusiones El ensayo de doblado nos permite determinar las caracteristicas de un material, y su comportamiento respecto a fuerzas de flexin. Pudimos determinar que se puede realizar un ensayo de doblado para comprobar la calidad de una soldadura, aunque es recomendable usar un ensayo de traccin para el mismo.7. ANEXOSEn el laboratorio de metrologa con el microscopio de herramientas y gracias al esquema siguiente se obtiene.

Para el acero A 36:

Para el hierro fundido:

8. REFERENCIAS Ing. Prez, Gua de Laboratorio de Mecnica de Materiales, ESPE SUMITEC (Suministros tcnicos S.A), Acero grado maquinaria AISI 1018, http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%201018.pdf mayo 2013 http://www.utp.edu.co/~gcalle/Impacto.pdf (mayo.2013) Wikipedia, pndulo de Charpy, http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ndulo_de_Charpy (mayo 2013)