Ensayo de Dureza Mecánica

8/18/2019 Ensayo de Dureza Mecánica

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ENSAYOS DE DUREZA BRINELL, VICKERS, ROCKWELL Y SHORE

HARDNESS TESTS: BRINELL, VICKERS, ROCKWELL, SHORE

Cújar Jaime, Osorio Marco, Rees Oscar, Ro!r"#$e% A&'o&io, Ve#aH$m(er'o)

DEM*STENES D+RANO -LVARE. +&i/ersi!a! !e C0r!o(a, 1ac$2'a! !e Ie&ier"as

Ie&ier"a Mec3&ica, C$rso !e Resis'e&cia !e Ma'eria2es IIMo&'er"a4 C0r!o(a

RESUMEN: Los Ensayo consisten en penetrar la superfcie de probetas (2)de acero y aluminio montados en los respectivos durómetros, utilizando un

indentador (para Rockwell, Vickers y rinell) ba!o ciertas condiciones de

car"a, tiempo y velocidad de aplicación de #uerzas, esto con el propósito decrear una $uella en el material, la cual procederemos a medir, para lue"o

determinar de manera e%perimental la dureza de estos materiales, as&

mismo, identifcar las caracter&sticas de cada uno, y analizar los #enómenos

'ue se puedan presentar durante el ensayo ara el ensayo de dureza *$ore

(+o re'uiere penetrar el material), se tendr en cuenta la altura de rebote

de un material sobre las muestras utilizando un e'uipo especial para su

medición llamado esclerómetro -l fnalizar compararemos los resultados

obtenidos en cada ensayo

Palabras clave. /ureza, Ensayos de /ureza, 0ndentador, Esclerómetro oEscleroscopio

ABSTRACT: T5e 'es' co&sis's o6 7e&e'ra'i '5e s$r6ace o6 '5e 'es' ma'eria2 89 s'ee2 a&! a2$mi&$m 7$' o& '5e res7ec'i/es !$rome'ers,$si a& i&!e&'er 8Roc;


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material utilizado para la construcción

de estructuras o ma'uinas en "eneral,

esto con el fn de saber a 'u1 trato3

podemos someterlo, o ba!o 'u1

condiciones presentar una #alla

4on el si"uiente ensayo buscamos

obtener la dureza de dos placas de

distintos materiales, basndonos en

cuatro m1todos establecidos para

calcularla (Rockwell, rinell, Vickers 5

*$ore) 6bservando 'ue parmetros se

tienen cuenta en cada ensayo

El "u&a de laboratorio nos suministró dos(2) probetas, una de acero y otra de

aluminio con las cuales realizamos el

monta!e para los m1todos se7alados

8ontamos para cada probeta cierta

car"a y a su vez medimos la $uella 'ue

de!a el indentador al de#ormarse el

material

odemos obtener de manera

e%perimental la dureza de cada

material, esto "racias a 'ue al penetrar

el indentador se crea una marca, la cual

en #unción de las dimensiones 'ue

presente, nos re9e!ar una medida de

esta propiedad mecnica

OB"EIVOS

OB"EIVO #ENERAL

• /eterminar la dureza del acero y

el aluminio utilizando los m1todos

de Rockwell, rinell, Vickers 5

*$ore

OB"EIVOS ESPEC$%ICOS

• Resaltar la importancia del

ensayo de dureza para la

in"enier&a

• 6btener las dimensiones de la

de#ormación 'ue se crea al

aplicar car"a en la superfcie• /eterminar la relación entre

altura de rebote y dureza de un

material• 4omparar los valores obtenidos

de cada ensayo• 4omparar los valores obtenidos

en el ensayo con los valores

teóricos• -nalizar y concluir de manera

asertiva los datos arro!ados por la

prctica de dureza

MARCO E!RICO

DUREZA

La dureza indica la resistencia de la

capa superfcial de un material a ser

rayado y des"astarse, de resistir la

de#ormación elstica y plstica, en

presencia de car"as puntuales in#eridas

por otro cuerpo, ms duro, el cual nosu#re de#ormaciones residuales

(indentador ó penetrador), de

determinada #orma y dimensiones, de

manera espec&fca, la dureza se defne

como la resistencia a la indentación o

impresión permanente, sin embar"o, no

es una propiedad #undamental, pues la

resistencia a la indentación depende de

la #orma del indentador y de la car"a

aplicada :;0-+ *4?80/, 8anu#acturin" En"ineerin" -nd @ec$nolo"y Ed A, renticeB?all, 0nc, 2CC;pa" D:2< -*=EL-+/, /. 4iencia e 0n"enier&a de los 8ateriales Ed F, @$omsom Editores, Latinoamerica,


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ENSAYO DE DUREZA BRINELL

0ntroducido por >- rinell en ;GCC

Hna es#era de acero duro (carburo de

tun"steno) por lo "eneral de ;C mm de

dimetro, se oprime a la superfcie del

material (Ii"ura ;) *e mide el dimetro

de la impresión "enerada, comJnmente

de 2 a D mm, y se calcula el nJmero de

dureza o &ndice de dureza (abreviado

como ? o ?+) :2


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El sentido #&sico del nJmero de dureza

Vickers es anlo"o a ? La ma"nitud

de ?V es tambi1n un es#uerzo

convencional medio en la zona de

contacto del indentador, muestra y

suele caracterizar la resistencia delmaterial a la de#ormación plstica

considerable

4on base en esto.

/onde d es la media aritm1tica de las

dia"onales d" y d. *in embar"o, debido

a 'ue el valor del n"ulo M es constante

e i"ual a ;FDN, en la prctica se usa la

si"uiente #órmula de traba!o.

ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL

/esarrollado por * Rockwell en ;G22

El m1todo de Rockwell aun'ue es un

m1todo de indentación no pretende de

manera directa medir la dureza a trav1s

de la determinación directa de la

ma"nitud de los es#uerzos de contacto,

sino 'ue la defne como un nJmero

arbitrario, inversamente proporcional a

la penetración del indentador

1i#$ra ) #arámetro que describen la

dureza $ock%ell.

Este ensayo mide la pro#undidad de

penetración, en vez del dimetro de la

indentación (Ii"ura F) El indentador se

oprime sobre la superfcie, primero con

una car"a menor y despu1s con una

car"a mayor La di#erencia en laspro#undidades es una medida de la

dureza del material :D


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El instrumento de medición es porttil, y

simplemente se coloca sobre la

superfcie de la piezaP por tanto, resulta

Jtil para medir la dureza de ob!etos

"randes, 'ue de lo contrario no cabr&an

en el espacio limitado de losensayadores de dureza convencionales:


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1i#$ra ) Microscoio Brinell.

PROCEDIMIENO E'PERIMENAL

• *e prepara la superfcie de cada

material a ensayar, limpindola y

puli1ndola, para lue"o proceder a

las pruebas

• rimero desarrollamos el ensayo

de dureza rinell 8ontamos la

muestra en el durómetro (Ii"ura

Ab), $acemos 'ue el indentador

to'ue la muestra (*in aplicarle

nin"Jn tipo de #uerza) cerramos

la vlvula del e'uipo para 'ue

comprima el indentador contra la

pieza mientras aplicamos car"a atrav1s de la palanca

*ometimos la muestra de acero a

la penetración del indentador de

;C mm, ba!o una car"a de FCCC

k" y lue"o ;KCC k", para nin"una

de estas #ue valido el ensayo,

puesto 'ue el indentador

penetraba en totalidad la

probeta Iinalmente utilizamos

una car"a de OKC k", lue"omediante el microscopio

obtuvimos las medidas de $uella

(Ii"ura D)

• Lue"o desarrollamos el ensayo

Vickers 8ontamos la pieza de

aluminio ba!o el microscopio del

durómetro de manera 'ue la

ima"en del material se observe

con claridad, teniendo en cuentala altura correcta para 'ue el

indentador no to'ue la muestra

Hna vez $ec$o esto, presionamos

el pulsador del e'uipo de

medición (Ii"ura Ac) el cual va

suministrando la car"a mientras

el indentador va penetrando -lterminar la penetración,

liberamos la car"a y medimos la

$uella 'ue imprime el indentador

piramidal (Ii"ura O)

1i#$ra ) ,maen ro)ectada

de la +uella.

• *i"uiendo con el plan de traba!o,

realizamos la prueba Rockwell, en

donde montamos la probeta de

-cero, Hbicamos la muestra esta

vez no a una altura sino a una

car"a previa de ;C k" moviendo

el $usillo 'ue se encuentra en la

base del e'uipo (Ii"ura Aa), para

lo"rar esto, el durómetro realizauna se7al perceptible (Hna vez

alcanzado el @ope, el bombillo se

apa"a) 4uando todo est en

orden, aplicamos la car"a de GC

k" mediante un pulsador, para as&

obtener una car"a total de ;CC k"

se"Jn lo establece la norma, y

proceder a medir la di#erencia de

altura de penetración

• or ultimo tenemos el ensayo de

*$ore, Htilizado para medir

dureza de pol&meros, o para

situaciones en las 'ue no sea

posible desmontar el material a

ensayar Realizamos el monta!e

de acuerdo a la f"ura Ad

Hbicamos la muestra al pie del

escleroscopio, situamos el

martillo en la parte superior y lo

de!amos caer presionando el

"atillo del instrumento, para cada


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rebote medimos la altura

utilizando la escala 'ue viene

pref!ada en el aparato

RESULADOS

;) ara el ensayo de /ureza rinell

en la muestra de acero (Ii"ura

Ka) obtenemos.

Htilizamos la si"uiente Ecuación :G


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(1971971171479"!20

+ rom / 11*4 E-5

@enemos

−= 002,00886,0130 HRB

$B/ 10.8

A) or ultimo desarrollamos el

ensayo de dureza s$ore,

realizamos ;C mediciones en K

eventos di#erentes, con las cuales

obtuvimos los si"uientes.

ara -cero

Esa>5 / 6 7 8 9

/ ;C ;C G ;C ;2

6 D ;; ;C ;C ;2

7 O ;C ;; G ;F

8 ;C G ;C ;; ;;

9 ;C ;C ;2 ;F

= ;; G G ;2 ;2

? G ;C G ;C G

@ G ;; G G ;C

G ;; ;C ;2 ;2

/0 ;C ;C ;C ;C ;CPr5


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/ureza rinell de ;KK,K medida con una

bola de carburo de tun"steno

(ol#ramio) de ;C mm, aplicando una

car"a de OKC k"# en un tiempo de FC s

para la indentaciónLa medida es fable pues el dimetro de

la ?uella entra en el mar"en (*e"Jn

Estndar de -*@8 E;CB;2) 6 6,89@7 =,

10*8 $B "33253

/ureza Rockwell de K,O medida con

una bola de carburo de tun"steno de

;T;D3 aplicando una car"a m%ima de;CC k"# por un tiempo de FC s para

indentaciónLa medida es fable puesto 'ue cumple

con el Estndar -*@8 E;B;2 AC ?R

;CC

"3*" S

/ureza de escleroscopio *$ore, con

promedio de rebotes de ;C,;2 ba!o KC

pruebas

PROBEA DE ALUMINIO

ara la muestra de aluminio (Ii"ura Kb)

realizamos los ensayos Vickers y *$ore

6btuvimos las si"uientes durezas.

"6*5 V 532"0

/ureza Vickers de ;2A,F ba!o una car"ade FC k"# en un tiempo de ;K s

4*1 S

/ureza de escleroscopio *$ore, con

promedio de rebotes de D,2

Los valores estandarizados para elacero, son ;KD ?, 2 ?R :;F


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ensayos, sin embar"o pudimos

desarrollar cada uno dependiendo de las

caracter&sticas de los materiales (- 'ue

ensayo se acomodaba me!or cada

muestra)

Las pruebas de Rebote *$ore var&an en

"ran medida de los valores 'ue se

deben obtener se"Jn -*@8 E;AC, esto

debido a 'ue las muestras se posaban

sobre un mesón el cual modifcaba el

rebote puesto 'ue 1ste tambi1n recib&a

el impacto tal vez por'ue no

alcanzbamos un nivel de "ota

constante para cada medición, por esta

razón no las consideramos puntuales ennuestro ensayo, sin embar"o,

detallamos como se realiza el

e%perimento

CONCLUSIONES

ara los ensayos 'ue penetran la

pieza, la indentación de la $uellaes inversamente proporcional ala dureza del material

- medida 'ue se reduce el rea

de una misma muestra dematerial su dureza aumenta(Ii"ura Ka) debido a unendurecimiento por de#ormación

ara una muestra de acero

tenemos durezas ;KD ? y D?R Esto nos indica 'ue elmaterial es un acero con durezaintermedia, est por encima dematerial blando, y por deba!o dematerial endurecido (EscalaRockwell ) /el resultado deensayo *$ore deducimos 'ue elacero tiene ba!o contenido de4arbono (8enor a C,) ara lamuestra de aluminio tenemosuna dureza ;AF ?V t&pica de

materiales menores a la durezaRockwell

La relación entre las durezas esta

estandarizada en la +orma -*@8

E;AC, la cual nos permitecomparar teniendo una dureza,su e'uivalente en otras escalas(*olo son apro%imaciones)

La relación entre /ureza y

Resistencia a la @ensión estaestandarizada en el catlo"o de-ceros 08*, nos permite teneruna idea de ciertas propiedadesmecnicas a partir de la dureza,

sin embar"o, este valor paratracción debe verifcarse, puesto'ue la dureza se ensaya solo enla superfcie del material, sintener en cuenta su completomicroestructura

BIBLIO#RA%$A

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ENLACES E'ERNOS


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Btestin"B#a'pd#

• Relaciones de dureza.

$ttp.TT;GC;CK;DCK;TUmaterialT

materialesTpresentacionesT-punte/urezapd#

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