Informe 1-Ensayo de Dureza

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INTRODUCCION………………………………………………………………………………..3

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MARCO TEORICO o

DEFINICION DUREZA………………………………………………………………..4

o

METODO BRINELL……………………………………………………………...…...5

o

METODO ROCKWELL……………………………………………………………….7

o

METODO VICKERS…………………………………………………………………..9

o

METODO SHORE…………………………………………………………………...10

o

METODO LEEB……………………………………………………………………...11

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REALIZACION DEL ENSAYO

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MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS ...……………………………………………….12

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o

EQUIPO BRINELL…………………………………………………………………...12

o

EQUIPO ROCKWELL ...…………………………………………………………….13

o

EQUIPO VICKERS.………………………………………………………………….14

o

EQUIPO SHORE…………………………………………………………………….14

PROCEDIMIENTOS Y ENSAYOS o

METODO BRINELL………………………………………………………………….15

o

METODO ROCWELL ANALOGICO Y DIGITAL………………………………….15

o

METODO VICKERS…………………………………………………………………17

o

METODO SHORE…………………………………………………………………...17

o

METODO LEEB……………………………………………………………………...17

DATOS CALCULOS Y RESULTADOS o

ENSAYO BRINELL………………………………………………………………….18

o

ENSAYO ROCKWELL……………………………………………………………...18

o

ENSAYO VICKERS…………………………………………………………………22

o

ENSAYO SHORE…………………………………………………………………...23

o

ENSAYO LEEB……………………………………………………………………...23

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OBSERVACIONES…………………………………………………………………………...24

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RECOMENDACIONES………………………………………………………………………25

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CONCLUSIONES…………………………………………………………………………….26

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BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………….27

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ANEXOS ……………………………………………………………………………28

CIENCIA DE MATERIALES: ENSAYO DE DUREZA

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Cuando se observa un material, se describe por sus características más visibles como el color, tamaño, forma, masa y entre otras características perceptibles a los sentidos. Sin embargo no son las únicas que presentan estos materiales, por el contrario; a través de pruebas se pueden constatar algunas propiedades que presentan, como temperatura de fusión, tenacidad, elasticidad, dureza, etc. La última propiedad descrita se hará presente en el siguiente informe de laboratorio, dando a conocer los distintos métodos para la medición de la dureza en distintos materiales, detallando paso a paso cada método utilizado. El objetivo principal a presentar en el siguiente informe es ejecutar distintos procedimientos para la toma de dureza de diferentes materiales, y hacer una comparación cualitativa entre materiales, para determinar cuál es el más conveniente en el uso de la ingeniería. Además se busca como objetivos específicos también, encontrar una definición para el término de dureza, distinguir entre las diferentes clases de durómetros que existen y sus respectivos usos, aprender a utilizar las escalas y hacer equivalencias entre ellas, mencionar algunas ventajas y desventajas de la medición de dureza, para la determinación de distintas propiedades de un material y emplear las fórmulas respectivas en cada método para poder tener cálculos numéricos y hacer las comparaciones respectivas. Para todos los objetivos mencionados anteriormente, es importante tener en cuenta que la determinación de la dureza tomará como base la penetración, es decir; en el siguiente informe se medirá la dureza por penetración utilizando distintos procedimientos como son: 

El método Brinell,



El método Vickers,



El método Rockwell (analógico y digital)

También se medirá tomando como base el rebote con el siguiente método:  El método Shore (escleroscopio) y el método Leeb. Cabe mencionar también que se mencionó que se harán comparaciones, por lo que se utilizarán distintos materiales como son: el aluminio recocido, el cobre, el bronce, el acero SAE1010 y el acero SAE1045. Cada uno de estos pasará por los distintos durómetros y serán medidos en sus escalas correspondientes obteniendo de este modo su dureza, para finalmente sacar las conclusiones debidas de la experiencia realizada en el laboratorio con cada uno de los materiales. CIENCIA DE MATERIALES: ENSAYO DE DUREZA

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DEFINICIONES DE DUREZA

La dureza es una condición de la superficie del material, no representa ninguna propiedad de la materia y está relacionada con las propiedades elásticas y plásticas del material. Si bien, es un término que nos da idea de solidez o firmeza, no existe una definición única acerca la dureza. Pero algunas de estas definiciones son: 1) Resistencia a la identación permanente bajo cargas estáticas o dinámicas (dureza por penetración). 2) Absorción de energía bajo cargas de impacto o dinámicas (dureza por rebote) 3) Resistencia a la abrasión (dureza por desgaste). 4) Resistencia al rayado (dureza por rayado). En general; se entiende por dureza entonces, resistencia de un material a la deformación plástica. Los métodos desarrollados para medir la dureza consisten en producir una deformación local, en el material que se ensaya, a través de un identador. Para que un valor de dureza sea útil y permita su comparación debe estar acompañada de la indicación del método utilizado y las condiciones del ensayo. Los diferentes métodos utilizados más comunes para medir la dureza se pueden clasificar en dos grandes grupos según la forma de aplicación de la carga:  Ensayos estáticos en lo que la carga se aplica en forma estática o cuasiestática. En este caso un identador se presiona contra la superficie de ensayo con una carga que se aplica en forma relativamente lenta. En general la medida de dureza en este tipo de ensayo resulta del cociente de la carga aplicada y el área de la huella que deja el identador en la superficie, como es el caso de los métodos Brinell, Vickers y Knoop, o bien es una medida de la profundidad de la identación como en el ensayo Rockwell.  Ensayos dinámicos en los que la carga se aplica en forma de impacto. En este caso el identador es lanzado sobre la superficie a ensayar con energía conocida y el valor de dureza se obtiene a partir de la energía de rebote del penetrador luego de impactar en la muestra, como sucede en el método de Shore y en el de Leeb.

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MÉTODO BRINELL.- Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el método o ensayo más antiguo para medir la dureza. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El ensayo de dureza Brinell consiste en presionar la superficie del material a ensayar con una bolilla de acero muy duro o carburo de tungsteno, produciéndose la impresión de un casquete esférico correspondiente a la porción de la esfera que penetra Fig. 1. El valor de dureza, número de Brinell HB, resulta de dividir la carga aplicada P por la superficie del casquete, por lo que:

[

]

La profundidad h del casquete impreso se mide directamente en la máquina,

mientras la carga se mantiene aplicada de modo de asegurar un buen contacto entre la bolilla y el material. Otra manera de determinar el número HB es partiendo del diámetro d de la impresión lo cual tiene la ventaja de que se pueden efectuar tantas mediciones como se estimen necesarias y en microscopios o aparatos especialmente diseñados para tal fin. Para aquello la fórmula queda definida así:

√ En algunos materiales la penetración de la bolilla origina una craterización Fig. 2.a y en otros una depresión Fig. 2.b. En estos casos los valores obtenidos a partir de la medición de h no coinciden con los obtenidos en función de d, ya que la profundidad h medida no corresponde al casquete cuyo diámetro es d, sino al de diámetro d1, cuya determinación exacta en forma práctica es dificultosa.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA La carga a aplicar depende del material a probar y del cuadrado del diámetro de la bola del penetrador, es decir: P=K.D2, donde K es el coeficiente empleado para cada clase de material, siendo estos mayor para los materiales duros y menor para los materiales blandos. Para esto los coeficientes elegidos son: MATERIALES K(coeficiente) Hierro y aceros 30 Cobre, bronce y latones 10 Aleaciones ligeras 5 Estaño y plomo 2.5 Con respecto al espesor de la probeta y a la carga aplicada al material se tiene la siguiente tabla: Espesor de la probeta (pulgadas)

Dureza Brinell mínima para la cual un ensayo Brinell puede ofrecer seguridad CARGA DE 500kg CARGA DE 1500kg CARGA DE 3000kg

1/16 100 301 602 1/8 50 150 301 3/16 33 100 201 1/4 25 75 150 5/16 20 60 120 3/8 17 50 100 La siguiente tabla muestra una relación entre el espesor de la probeta, el diámetro del penetrador y las presiones empleadas: ESPESOR DE LA PROBETA “e” (mm)

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