prop mec ii ensayo de dureza

7/21/2019 prop mec II Ensayo de Dureza

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1

Ing. Enrique De La Cruz

ENSAYOS DE DUREZA

1)

CONCEPTO DEDUREZA

2) TIPOS DEDUREZA3)

DUREZABRINELL

4

)

DUREZA

VÍCKERS5)

DUREZAROCKWELL

6

)

LIMITACIONES DEL

ENSAYO

ÍNDICE

Yes !"#"$ %!&" '("



Concepto de dureza

*U+ ENTENDEMOS PORDUREZA,

La dureza de un material puede defnirse como la!es-s.e/0-" 'e %/e éste" &" $e!"0-/ %&s.-0" &0"&-"$" (porrayado o penetración).

RAYADO7El ensayo de dureza al rayado (dureza mineralógica) es laresistencia que oponen los minerales a ser rayados por otros msduros. !e tiene los métodos de "o#s y "artens.

PENETRACI8N7

ENSAYOS DE DUREZA



Este método / es "%&-0"9&e " &s e."&es* ya quedi'ersos metales

ocupar/an una %ran$a intermedia* impidiendo suclasifcación.

"artens utiliza un cono de diamante que presiona con una

ENSAYOS DE DUREZAConcepto de dureza. Dureza al rayado



Concepto de dureza.

DUREZA AL RAYADO7 Es0"&" M;s <1=22)*'> se %'e$e e/.e/$e! s- e& -/e!"&? $e $'!e"$es0/0-$"? es !"#"$ %! &" @'!-." <$'!e" 4) %e!" s' :e >s.e !"#" " &" 0"&0-." <$'!e" 3),

-pta. !igni%ica que dic#o mineral tiene una dureza relati'aentre 0 y .

En %unción a estos 'alores de dureza relati'a se sueleagrupar a estos diez

minerales en minerales2

M'# 9&"/$s7 se rayan con la u3a. !on los que tienendureza 1 y 4.

B&"/$s7 se los puede rayar %cilmente con un cortaplumaso con un 'idrio.

ENSAYOS DE DUREZA



ENSAYOS DE DUREZAConcepto de dureza. Dureza a la penetración

La dureza de un material es -/:e!s"e/.e %!%!0-/"& "&" ;'e&&" que de$a un penetrador en su superfcie.

SA

SB

A "#!

se00-/? S? ; e/!$'!e"

P! & ."/.?A es s $'!

'e B




La dureza de un material es -/:e!s"e/.e %!%!0-/"&" &" $-s."/0-" $e %e/e.!"0-/ del penetrador en su

superfcie.


;A

A "#! %!'/$-$"$<;'/$--e/.)

; e/!$'!e"

;B

P! & ."/.?A es s $'!

'e B




La dureza de un material es -/:e!s"e/.e %!%!0-/"&" &" $-s."/0-" $e %e/e.!"0-/ del penetrador en su

superfcie.

Los 'alores de dureza medidos son sólo relati'os (noa&solutos)* y es necesario tener precaución al comparardurezas o&tenidas por técnicas distintas.

P! '> !"/es &s e/s"#s $e $'!e" se !e"&-"/0/ '0;" !e0'e/0-" 'e 0'"&'-e! .! e/s"#

e0/-0,

1. !on sencillos y &aratos* no se requiere preparar pro&eta

especial.4. El ensayo <= es destructi'o* la pro&eta <= se




Las mquinas que

realizan estos

ENSAYOS DE DUREZA

ensayos se conocen como$'!e.!s

Tipos de Dureza a la Penetración

@n peque3o penetrador es %orzado so&re lasuperfcie del material en condicionesnormalizadas de carga y 'elocidad de aplicaciónde la misma.

En estos ensayos se mide la pro%undidad y eltama3o de #uella. Las durezas as/ representadastienen un sentido relati'o y no a&soluto.

Aipo

srinellB+ic,ers

B+-oc,ell



ENSAYOS DE DUREZA

Dureza rinell !"#$ UNE %&'((&)*

Consiste en comprimir una &ola de acero (∅ determinado)templado con un

%uerza determinada durante un tiempo determinado.enetradorEs%era de acero o car&uro deol%ramio* C Dimetro F 1: mm.armetrosB F Dureza en gradosrinell F CargaGplicada (,g)G F Hrea del casquete(mm4) D F dimetro de

la &ola (mm) d Fdimetro de la #uella(mm)# F pro%undidad de la#uella (mm)

La dureza se o&tiene

mediante

Campo deaplicaciónM".e!-"&es

9&"/$s

H

B G



Dureza rinell !"#$ UNE %&'((&)*

De.e!-/"0-/ $e& !e" $e&C"s'e.e es>!-0El rea del casquetees%érico es

De&ido a la difcultad deo&tener lapro%undidad* #*de&emos e>presarla en %unción deldimetro de la &ola* D* y eldimetro de la #uella* d.

ara ello utilizamos el

Aeorema!e de&e tomar ?nicamente la

ENSAYOS DE DUREZA

G



ENSAYOS DE DUREZA

Dureza rinell !"#

P"!" '> .-%s $e".e!-"&es se '.-&-",

!e practica per%ectamente para materiales de

perfl grueso* de #ierro a acero* pues las

#uellas o&tenidas son claras y de contornos

limpios.

P"!" '> .-%s $e ".e!-"&es / es!e0e/$"9&e 's"!,

<o se usa para durezas superiores a 5::



ENSAYOS DE DUREZA

Dureza rinell !"#

!"s $e eF%!es"! e& !es'&."$$e &" $'!e" B!-/e&&

El método estndar como tal se realiza &a$olas siguientes condicionesDimetro de la &ola

(D)

1: mm

Carga (P)Duración de lacarga (t )

0:::,g% 1: ...

15 sEn el caso de realizarse el ensayo &a$o estascondiciones el n?mero de dureza rinell sedenota sin ning?n suf$o.

E$emplo 22GHB

Esta notación indica una dureza rinell de



K 2=G esta&lecer/a la durezao&tenida.

K HB especifca el método (Durezarinell).

K 1G indica el dimetro de la &ola

en mm.

K 5GG muestra la carga empleada (5:: g%). :*5 D del

dimetro de la &ola.

K

Aener presente que

ara que el ensayo sea 'lido

se #a de

cumplir que el dimetro dela #uela

esté comprendido entre :*45D M d M

ENSAYOS DE DUREZA

Dureza rinell !"#

I/.e!%!e."0-/7

E$emplo un acero al cromo templado y re'enido

producir/a una dureza de 48: B o 48: g%mm4.

El %ormato normalizado para indicar la dureza ser/a el

siguiente.2=G HB 1G 5GG 3G

Donde



Probeta luego del Ensayo de

dureza, se observa las marcas

obtenidas.

Probetas de Al, Cu, Bronce

y Acero corrugado

ENSAYOS DE DUREZA

Dureza Roc+,ell !"R#



ENSAYOS DE DUREZA


G di%erencia de los métodos anteriores* en este no#ay que realizar medidas so&re la #uella de la pieza*ya que & 'e se 9.-e/e/ s/ %!'/$-$"$es.

Es ms %cil y rpido de realizar* pero e/s %!e0-sque los anteriores. <o permite medir la dureza de acerostemplados porque se de%orman las &olas.

Aipos de Ensayos de dureza-oc,ellara materiales &landos utilizamos una&ola B-.ara materiales duros utilizamos un cono de diamantede 14:N B-C.

Lectura directa de la dureza en el equipo &asndose en

la pro%undidad de penetración.



ENSAYOS DE DUREZA


G

HRC Escala impregnada Oconsultar ta&la

Aipo de ensayo O -oc,ell

"edida

adimensional

sir'e

paracomparaci

ón.



ESCALA DELA DUREZAROCKWELL

E$m. 8: B-Dureza

-oc,ell de 8: enla escala

ENSAYOS DE DUREZA




ESCALA DE LADUREZAROCKWELLSUPERICIAL

E$m. 6: B-0:Dureza superfcial de

6: en la escala 0:

ENSAYOS DE DUREZA


Aipo Cargamayor(g)

enetrador

15< 15 Diamante

0:< 0: Diamante5< 5 Diamante15A 15 ola de

116P0:A 0: ola de

116P5A 5 ola de

116P15 15 ola de 18P0: 0: ola de 18P5 5 ola de 18P



!i comparamos el método rinell con +ic,ers* #asta una dureza de 0::

suelen coincidir con las medidas* pero a medida que se sigueincrementando la dureza se corre el riesgo de de%ormación de las&olas* en este caso el método +ic,ers resultar/a ser el ms fa&le.

Campo de aplicación "ateriales duros o endurecidos.!e recomienda utilizar este ensayo para durezas

superiores a 5:: B.enetrador?nicoirmide de diamante de &ase cuadraday 106N entre caras opuestas.

Cargas ()* son peque3as 1214: g* lo#a&itual es de 0: g%.Duración de carga (t)1: 2 15s

La dureza se o&tiene mediante

la siguiente %órmula* en el cual se'e ue su 'alor est en %unción de la

ENSAYOS DE DUREZA

Dureza -ic+ers !"-# UNE %&'(/&)'

GB+ F dureza +ic,ers (,gmm4) F carga aplicada so&re lapirmide (,g) ! F !uperfcie



ENSAYOS DE DUREZA

Dureza -ic+ers !"-# UNE %&'(/&)'

Des.!"0-/ $e &" !'&" ;" &" "&.'!"$e &" 0"!" %! se! $-e/s-/es %e'e("s



ENSAYOS DE DUREZA

Dureza -ic+ers !"-#

I/.e!%!e."0-/7La e>presión correcta para indicar una dureza +ic,ers ser/a

315 HV 3GDonde

K 315 corresponde a la dureza o&tenida.

K HV indica el método empleado (Dureza +ic,ers).

K 3G e>presa la carga empleada en g%.

Aener presente que

ara que el ensayo sea 'lido se #a de cumplir que la superfcie de la

#uella supere en 1*4 'eces ladiagonal de la #uella* G Q 1*4d



ENSAYOS DE DUREZA

Dureza -ic+ers !"-#

C'&es s/ &"s :e/."J"s $e&M>.$ V-0e!s,

K Es ms detallada que la -oc,ell* as/ 04 unidades +ic,erspor cada unidad -oc,ell.

K Como es preciso e>aminar la #uella* puede compro&arse encada medición el &uen estado del diamante* lo que <=ocurre en el -oc,ell que de&e e>aminarsee>presamente el diamante por cada 'ez.

K Con el mismo penetrador puede medirse una amplia gamade materiales desde muy &landos* #asta muy duros*llegndose #asta 1 15: +ic,ers* que equi'ale a 78:rinell* dureza que no puede o&tenerse con rinell sinde%ormar la &ola.

K



ENSAYOS DE DUREZA

0i1itaciones del Ensayo

C'&es se!"/,

!uperfcie lisa

Espesor de la pro&eta 1: 'eces la pro%undidad de la#uella.

El centro de #uella de&e distar del &orde tres longitudesde #uella.

Entre centros de #uella de&e #a&er una distancia de treslongitudes de

#uella.

Gumento lento de la carga y mantenimiento durante un

tiempo m/nimo.



ENSAYO DE RESILIENCIA AL IMPACTO

<!GR= DE CBG-R

en estos ensayos las cargas aplicadas actúan instantáneamentepara medir la resistencia al choque o la tenacidad de los materiales.Los ensayos de resistencia al impacto pueden ser de dos tipos:

Tracción por choque: consisten en realizar un ensayo detracción en el que la velocidad de aplicación de la fuerza sea alta.Este tipo de ensayos es poco frecuente.

Fleión por choque: el más usado es el ensayo de resilencia másconocido como ensayo de !harpy. En este ensayo se usa una pro"eta

de sección cuadrada provista de una entalladura en forma de # o $que es sometida a una carga de ruptura por el lado opuesto a laentalla% por medio de un martillo que se desplaza en una trayectoriacircular.

La energ&a a"sor"ida por la ruptura se llama resilencia '(!$ o(!#)% según sea la forma de la entalla% se calcula dividiendo laenerg&a consumida por el material 'Ep) en la rotura entre la secciónde la pro"eta por su parte entallada '*o) y se mide en +,m -. *continuación se representa un esquema gráfico del ensayo.

Ep energ&a potencial a"sor"ida en la rotura en +ulios.m masa del martillo en (g.h/ altura desde la que cae el martillo en m.h- altura que alcanza el martillo despu0s de romper la pro"eta en m.

1 resilencia en 2,m-

.*o sección de la pro"eta por la parte de la entalladura en m -. o

P

P

A

E KCV

hh g m E

==

−××=

ρ

)21(



ENSAYOS DE DUREZA



ENSAYOS DE DUREZA

-=. 0

STué n?mero de dureza rinell corresponde al ensayo dedureza de una aleación de co&re* cuya &ola de ensayo de D F 5mm* %uerza de ensayo F 451 <* si el dimetro de la #uella es

d F 1*6 mmUa) 4

5

&) 5:

c) 4:

d) 150

e) 141.

2 2

22 2

2

( )

(2451/ 9.81) 249.85

2 249.85120.99 121

5(5 5 1.6 )

P HB D D D d

F masa en kg P kg

g

diametros en mm

x kg HB

mm x

π

π

=

− −

= = =

= = =

− −



LEMAS RESUELTOS DE PROPIEDADES MECANI

-=.

2 2

22 2

2)

( )

2 3000363.21

10(10 10 3.2 )

P a HB

D D D d

masaenkg

diametros en mm

x kg HB

mm x

π

π

=− −

= =

− −

9

2

)

3000 9.813659311736 3.7 10 3.7

0.0032

4

aplicada al penetrador

huella

F b

A

x x Pa GPa

σ

σ

π

=

= = = =




-=. 5

Calcule el módulo de elasticidad (E) en "a* la dureza rinell* e>presadaseg?n la norma y la resiliencia (V) en Wmm4* de un material* teniendo encuenta quea) @na pro&eta de 1:: mm de longitud y 15: mm4 de sección* se alarga:.:8: mm cuando se carga con 15 ,<&) @na &ola de dimetro DF4.5 mm* al aplicarle una %uerza de 188.5 ,p

durante 4: s* de$a una #uella de :.4 mm de pro%undidad. -ecuerde queel rea de la #uella que de$a una &ola de acero de dimetro D al penetrarla pro&eta una pro%undidad % es GFYD% c) La masa de 4: ,g de un péndulo de C#arpy* cae desde 1 m de alturaso&re una pro&eta de ::mm4 de sección y asciende 5 cm después deromper la pro&eta (gF9.81 ms

.

2 3 2 6 2

0

6

6

611

0

) 15 15000

150 150 (10 ) 150 10

0.08

15000100 10

150 10

100 101.25 10

0.0008

0.08

0.0008100

a F k! !

A mm x x m

l l l mm

F x

A x

x E x "pa

l

l

σ

σ

ε

ε

− −

−

= =

= = =

∆ = − =

= = =

= = =

∆

= = =




2 2

2

2)

( )188.5 188.5

2.5

0.24

188.5100.0021 100

2.5 0.24

P P b HB

D D D D d masa en kg P kp kg

diametros D en mm mm

diametro d en mm nodan como dato

proundidad en mm mm

P kg HB

A x x mm

π π

π

= =

− −

= =

=

=

=

= = = =

2 1

sec

2

( ))

20 9.81 (1 0.45)0.27

400

r

cion racturada

r

mg h htraba#oc $

area A

x x % $

mm

−= =

−= =

prop mec ii ensayo de dureza

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