UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA ENERGAESCUELA PROFESIONAL DE MECNICA

INGENIERIA DE MATERIALES II

Trabajo monogrfico: Ensayo de dureza de Brinell

Docente: Pablo Mamani Calla

Alumno: Cerna Huamn Paolo Junior

Bellavista Callao2015I. OBJETIVOS

Determinar experimentalmente la dureza Brinell.

Estudiar su campo de aplicacin

II.MARCOTEORICO

Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformacin elstica, plstica y destruccin, en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo, ms duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador penetrador), de determinada forma y dimensiones.Un anlisis de la anterior definicin nos lleva a las siguientes conclusiones: 1) la dureza, por definicin, es una propiedad de la capa superficial del material, no del material en s; 2) los mtodos de dureza por indentacin presuponen la presencia de esfuerzos de contacto, por lo tanto la dureza puede ser cuantificada como tal; 3) el indentador o penetrador no debe sufrir deformaciones residuales. El estndar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un mtodo de ensayo por indentacin por el cual, con el uso de una mquina calibrada, se fuerza una bola endurecida, bajo condiciones especficas, contra la superficie del material a ensayar y se mide el dimetro de la impresin resultante luego de remover la carga.

Atenindonos a la definicin, el nmero de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), es la relacin de la carga P que efecta el indentador esfrico de dimetro D, al rea de la superficie de la huella:

HBS para los casos en que se utilice bola de aceroHBW para cuando se utilice bola de carburo de tungsteno

El carburo de tungsteno es un compuesto cermico formado por tungsteno y carbono.Pertenece al grupo de los carburos con composicin qumica de W3C hasta W6C.La deduccin de la frmula de clculo del rea A del casquete esfrico, puede verse en el anexo 1.En la prctica se usa la siguiente frmula de trabajo:

Donde:D = es el dimetro de la bola en mm,F = es la carga aplicada en kgf, yd = es el dimetro medio de la indentacin en mm.

El mtodo estndar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones:Dimetro de la bola (D): 10 mmCarga (F): 3000 kgfDuracin de la carga (t): 10... 15 s

En el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones el nmero de dureza Brinell se denota sin ningn sufijo. Ejemplo:220 HB

Esta notacin indica una dureza Brinell de 220 bajo las condiciones estndar arriba nombradas. (10/3000/15).Si por alguna razn no pueden aplicarse las condiciones estndar es posible aplicar cargas menores y utilizar indentadores esfricos de dimetros menores (estas mediciones no se consideran como estndar). En este caso la obtencin de resultados comparables de los ensayos exige la observacin del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a la constante de la relacin de la carga respecto al cuadrado del dimetro de la bola (obsrvese la frmula de dureza), es decir,

.

Se toma esta relacin igual a 30, 10 y 2,5 segn la naturaleza y dureza supuesta del material investigado (ver tablas de anexo 2).En el caso de realizarse el ensayo bajo condiciones distintas a las estndar y atendiendo a la consideracin anterior, la dureza Brinell se denota tambin como HB, pero con la adicin de sufijos que indiquen el dimetro de la bola, la carga y el tiempo de aplicacin de la misma. Ejemplo:

63 HB 10/500/30

Esta notacin indica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm deDimetro y una carga de 500 kgf aplicada durante 30 s.Para la escogencia de la relacin de carga y la correspondiente combinacin de dimetro de bola y carga a aplicar se poseen tablas ampliamente conocidas. Se muestran en el anexo 2 las tablas tomadas (con algunos cambios y adiciones), del manual de la mquina de dureza Brinell de nuestro Laboratorio.Se debe tener sumo cuidado en que el dimetro de la huella est entre el 24% y 60% del dimetro de la bola. Es decir, para las condiciones estndar (bola de 10 mm), el dimetro de la huella debe estar entre 2,4 y 6 mm.

III. EQUIPOS Y MATERIALES

a) Equipos : Durmetro de Brinell

b) Materiales:

Aceros Metales no ferrosos y aleaciones Lijas

IV. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

a) Primero lijamos el material hasta dejarlo pulido

b) Luego colocarlo en el durmetro y durante 60 seg.

V. CALCULOS Y RESULTADOS

1) ACERO

d1 = 4.75 mm

d2 = 5 mmd3 = 4.63 mm

P = 3000 D = 10mm HB = 156.312) BRONCE

d1: 5.5 mm

d2: 6 mm d3: 6mm

P = 3000 D = 10 mm HB = 101.84

3) ZAMAL

d1: 7 mm

d2: 6.5 mmd3: 6.5 mm

P=3000D=10 mmHB = 76.783

VI. CONCLUSIONES

En esta prctica se concluye que el dimetro de la huella hecha por el identador depende de la dureza del material, es decir a mayor dimetro de la huella la dureza es menor y a menor dimetro de la huella la dureza es mayor, lo cual queda ampliamente demostrado con los ensayos realizados en esta prctica. Otra de las conclusiones fue de que el tiempo y la carga de aplicacin influyen en el dimetro de la huella, por eso es necesario contar con una tabla de datos para el tipo de material a utilizar.

VII. BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell https://tecnolowikia.wikispaces.com/Ensayo+Dureza+Brinell?responseToken=3b816844cbd314a3fcb1cb2d03431e94 http://www.monografias.com/trabajos70/ensayo-durezas/ensayo-durezas.shtml

ANEXO 1

DETERMINACION DEL AREA DE UN CASQUETE ESFERICO

El rea del casquete esfrico es: A = Debido a la dificultad para la medicin de h (profundidad de identacion), debemos expresarla en funcin de los dimetros de la bola D y de la huella d.Aplicando el teorema de Pitgoras:

Entonces:

Se debe tomar solo la solucin con signo negativo debido a que es imposible obtener un h > D/2

ANEXO 2TABLA DE SELECCIN DE LOS GRADOS DE FUERZA

TABLA DE SELECCIN DE DIAMETROS Y MAGNITUD DE FUERZAS