TP4 Dureza

Trabajo practico Nº 4

INGENIERIA MECANICA I

Alumno: GIL, Federico Fecha: 18-09-2014

ENSAYO DE DUREZA La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes; entre otras. También puede definirse como la cantidad de energía que absorbe un material ante un esfuerzo antes de romperse o deformarse. La dureza quizá no es una propiedad fundamental de un material, sino que está relacionada con propiedades tanto elásticas como plásticas como ser la resiliencia, la tenacidad o la ductilidad. Es por esto que un ensayo de dureza obtenido sirve como comparación entre materiales y/o tratamientos térmicos, como así también para tener una idea bastante aproximada de sus propiedades mecánicas y de este modo determinar por ejemplo la aptitud al desgaste y al mecanizado. Existen distintos métodos de ensayos de dureza los cuales se adoptarán en función del material, tipo de pieza y las disponibilidades del taller. Uno de los métodos más conocidos son los de tipo estático de penetración. Estos métodos (utilizados en la práctica) pueden ser de lectura directa, como los Rockwell C o B, y los de lectura indirecta como el Brinell y el Vickers. Estos últimos se llaman así ya que su número de dureza resulta de dividir la carga aplicada sobre el área de la impronta que queda sobre el material, mientras que por su parte los ensayos de dureza directa se basan en el principio de medición de profundidad diferencial. El ensayo de dureza se realiza imprimiendo en la muestra, la cual se encuentra en reposo sobre una plataforma rígida, un marcador o penetrador de geometría determinada bajo una carga estática conocida que se aplica directamente o por un sistema de palancas dependiendo del durómetro y de las condiciones de ensayo pautadas por norma.

ENSAYO ROCKWELL (HR) El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulg., y un penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120º +/- 30' y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm. (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros. El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, básicamente para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos un esfuerzo que varía desde 60 a 150 kgf (según ensayo, material y penetrador) a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del durómetro si se conoce el material. Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. También decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debería hacerse un cambio de escala.

El cambio de escala viene definido por tablas orientativas, puesto que no es lo mismo analizar cobre que acero. Estas tablas proporcionan información orientativa sobre qué escala usar para no dañar la máquina o el penetrador, que suele ser muy caro.

ENSAYO BRINELL (HB) Se denomina dureza Brinell a la medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan AugustBrinell en 1900, junto a su ayudante el "duro" Martin Marcaida, siendo el método de dureza más antiguo. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o penetrador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3.000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparación de la superficie, pero a cambio resulta en un proceso barato, y la desventaja del tamaño de su huella se convierte en una ventaja para la medición de materiales heterogéneos, como la fundición, siendo el método recomendado para hacer mediciones de dureza de las fundiciones. Este ensayo sólo es válido 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 válido. Se pasa entonces al ensayo de dureza Vickers. Para saber si el ensayo es válido o no, debemos usar el espesor de la pieza y la profundidad de la huella; mediante la formula siguiente: espesor de la pieza >ó = 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 diremos que el ensayo es válido, en caso contrario, no lo será; y por tanto pasaríamos al ensayo Vickers.

ENSAYO VICKERS (HV) El ensayo de dureza Vickers, llamado el ensayo universal, es un método para medir la dureza de los materiales. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136°. Se emplea para láminas delgadas hasta 0,15 mm (0.006 milésimas de pulgada.) y no se lee directamente en la máquina. Este ensayo constituye una mejora al ensayo de dureza Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más ligeras que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la fórmula determinada. Este tipo de ensayo es recomendado para durezas superiores a 500 HB (en caso de ser inferior, se suele usar el ensayo de dureza Brinell). Este ensayo, además, puede usarse en superficies no planas. Sirve para medir todo tipo de dureza, y espesores pequeños.

EQUIPAMIENTO En el presente ensayo se utilizaron los siguientes equipos:  Durómetro universal marca Ibertest con capacidad de tomar ensayos tipo Rockwell, Brinell y Vickers.  Durómetro marca Petri F26 con tomas de dureza en escalas Rockwell C,B,N,T.

RELEVAMIENTO DE LOS PARÁMETROS DE ENSAYO Se realizaron dos lecturas del tipo de ensayo realizado, los cuales fueron: Rockwell C y B, Brinell y Vickers, teniendo el tipo de material que correspondiere a cada ensayo.

PLANILLA DE RESUMEN DE RESULTADOS Ensayo

Material

Lectura 1

Lectura 2

65HRc

65±1HRc

Vickers

822HV (diam. 0,26mm.)

822HV (diam. 0,26mm.)

Rockwell B

88HRb

88HRb

177HB (diam. 1,13mm.)

177HB (diam. 1,13mm.)

Rockwell C Material duro

AISI 304 Brinell

Observaciones P= 150kgf./ Cono de diamantea 120° P=30kgf./Pirámid e de diamante a 136° P= 100kgf./ Bola 1/16” P= 187,5kgf. (Según cte. de ensayo)/ Bola de 2,5mm. De diam.

CONCLUSIÓN Hemos realizado ensayos de dureza tipo Rockwell, Brinell y Vickers con sus respectivos penetradores y cargas. En total fueron cuatro ensayos, separando Rockwell C de Rockwell B y sumado a un ensayo Brinell y otro Vickers. Utilizando como patrón un material duro el ensayo Rockwell de tipo C (Carga de 150kg. y penetrador de punta de diamante) ha arrojado una dureza de 65HRc mientras que el ensayo Vickers (Carga de 30kg. y penetrador de pirámide de diamante) al mismo material muestra una dureza de 822HV un valor que se aproxima a los de tabla que informa que 64HRc equivalen a 800HV. Por su parte los ensayos de dureza Rockwell B y Brinell fueron realizados a un acero AISI 304 considerado como material blando, que en el caso de Brinell (Carga de 187,5kg. y bola de acero de 2,5mm. de diámetro) arrojó un valor de 177HB que se condicen con los valores de tabla que estiman un valor de entre 160 y 190HB para ese material, mientras que en Rockwell B nos dio un valor de 88HRb que siguiendo la tabla se mantiene dentro de las equivalencias estimadas de 179HB son 89 HRb y 174HB son 88HRb. De esta forma podemos concluir en que los ensayos realizados son válidos y representativos de los materiales utilizados.