UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

1. TEMA: ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL Y BRINELL

2. INTRODUCCIÓN:

El presente informe fue realizado para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado mediante la aplicación del ensayo de dureza Rockwell y Brinell los cuales son usados comúnmente para medir la dureza de un material.

La dureza da una medida de la resistencia de los materiales a la deformación plástica localizada, como pude ser la resistencia a ser rayados por otro materia más duro, o a que un penetrador o indentador genere una huella superficial cuando se aplica de forma controlada la carga. El ensayo de dureza es uno de los más empleados en la selección y control de calidad de los materiales. Intrínsecamente la dureza es una condición de la superficie del material y no representa ninguna propiedad fundamental de la materia.

Los diferentes métodos desarrollados para medir la dureza en general consisten en producir una deformación local, en el material que se ensaya, a través de un identador. Los valores obtenidos son siempre dependientes del método y las condiciones en las que se ensaya por lo que 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.

En general se mide dureza cuando se ha establecido una correlación entre la dureza y alguna otra propiedad del material, como por ejemplo la resistencia a la abrasión o al desgaste, la resistencia a la tracción, etc. Sin embargo debe advertirse que dichas correlaciones son aplicables en forma muy cuidadosa sobre un rango acotado de materiales sobre los cuales se conoce, empíricamente, las condiciones en que se cumple la relación entre la propiedad buscada y el valor de la dureza. En general se puede utilizar la medición de dureza para:

evaluar la efectividad de un tratamiento térmico � evaluar la resistencia al desgaste de un material evaluar la maquinabilidad del material obtener una idea de la resistencia a la tracción de un material.

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3. OBJETIVOS:

Objetivo General:

Determinar experimentalmente la dureza Rockwell y Brinell de un acero.

Objetivos Específicos:

Conocer el procedimiento adecuado para la realización de un ensayo de dureza

para la obtención de resultados válidos.

Conocer el funcionamiento de un durómetro.

Determinar qué nivel de dureza tiene el material a estudiar.

4. EQUIPOS Y MATERIALES:

EQUIPOS

Banco de Lijas Banco de Pulido con Paño

Màquina Rockwell C Microscopio de escala graduada en el

ocular

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MATERIALES

Placa que será sometida a la carga

(Hojas de paquete)

Entenalla

Lijas

5. ANÁLISIS:

Dureza

La dureza es una propiedad mecánica, la cual es una medida de la resistencia de un metal a la deformación permanente (plástica) localizada, por ejemplo, una pequeña abolladura o rayadura. La dureza de un metal se mide forzando la indentación de un penetrador en la superficie del metal. El penetrador, que normalmente es una bola, pirámide o cono, está fabricado con un material mucho más duro que el material a ensayar. Por ejemplo, el material empleado en estos penetradores suele ser acero templado, carburo de tungsteno o diamante.

Durómetro

Un durómetro es un aparato que mide la dureza de los materiales. Su función es tratar de perforar el material. Cuanto más fuerza se necesite para perforar, más duro es el material.

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Figura 1. Durómetro. (Fuente: los autores)

Ensayos de dureza Rockwell

El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar virtualmente cualquier metal o aleación desde el más duro al más blando. Los penetradores son bolas esféricas de acero endurecido que tienen diámetros de 1/16,1/8,1/4 y 1/2 pulg. (l,588, 3,175, 6,350, y 12,70 mm) y un penetrador cónico de diamante (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros.

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Figura 2. Etapas para la medida de la dureza con un penetrador cónico de diamante. La profundidad t determina la dureza del metal. A menor valor de t, mayor dureza del material. (Fuente: Smith, W. F. (2006). Fundamentos de la ciencia e ingeniría de materiales (Cuarta ed.). México, D.F.: McGraw-Hill.)

Figura 3. Forma del identador para ensayo de dureza Rockwell. (Fuente: Smith, W. F. (2006). Fundamentos de la ciencia e ingeniría de materiales (Cuarta ed.). México, D.F.: McGraw-Hill.)

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Tabla 1. Escala de dureza Rockwell. (Fuente: Callister, W. D. (2007). Introducción a la ciencia e ingenieía de los materiales. Editorial Reverté, S.A.)

Ensayos de dureza Brinell

En los ensayos de dureza Brinell, así como en las durezas Rockwell, se fuerza un penetrador duro esférico en la superficie del metal a ensayar. El diámetro del penetrador de acero endurecido (o bien de carburo de tungsteno) es de 10,00 mm (0,394 pulg.). Las cargas normalizadas están comprendidas entre 500 y 3000 kg en incrementos de 500 kg; durante un ensayo, la carga se mantiene constante durante un tiempo especificado (entre 10 y 30 s). Los materiales más duros requieren cargas mayores. El número de dureza Brinell, HB, es una función de tanto la magnitud de la carga como del diámetro de la huella resultante.1 Este diámetro se mide con una lupa de pocos aumentos, que tiene una escala graduada en el ocular. El diámetro medido es entonces convertido a número HB aproximado usando una tabla; en esta técnica solamente se utiliza una escala. Los requerimientos de espesor de la muestra, de posición de la huella (relativa a los bordes de la muestra) y de separación mínima entre huellas son los mismos que en los ensayos Rockwell. Además, se necesita una huella bien definida, lo cual exige que la superficie sobre la cual se realiza la huella sea perfectamente lisa.

Figura 4. Forma del identador para ensayo de dureza Brinell. (Fuente: Smith, W. F. (2006). Fundamentos de la ciencia e ingeniría de materiales (Cuarta ed.). México, D.F.: McGraw-Hill.)

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6. PROCEDIMIENTO:Ensayo Rockell

1. Colocar la pieza de acero en la entenalla para cortar en las medidas

especificadas.

Figura 5. Hoja de Paquete

Fuente: Los Autores

2. En el banco de lijas se procede a lijar hasta que todas las rayas se eliminen

por competo como se tratara para un estudio metalográfico

Figura 6. Lijando la hoja de Paquete

Fuente: Los Autores

3. Calibramos según el tipo de escala dependiendo del material a tratar y si es

necesario tenemos que cambiar la punta del identador de 5 mm para

materiales suaves y de 2.5 mm para materiales duros, y la carga sometida es

a 1939.

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Figura 7. Calibrando el durómetro

Fuente: Los Autores

4. Colocar la pieza de acero en el durómetro

Figura 8. Durómetro

Fuente: Los Autores

5. Se procede a colocar la pieza de manera que este a tope entre la punta de

diamante, sin que ejerza presión.

Figura 9. Durómetro

Fuente: Los Autores

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6. En el durómetro se debe regular en la pantalla a una medida del 100, si llega

hasta el 97 o 95 se le deja ahí para regular con la perilla.

Figura 10. Pantalla del Durómetro

Fuente: Los Autores

7. Después se debe bajar la palanca por un instante de 2 segundos y después

subirla, para dejar caer la carga de 1471 N.

Figura 11. Aplicando la fuerza

Fuente: Los Autores

8. Este procedimiento se debe realizar por diez veces con una distancia de 3mm

entre punto a punto.

9. Al final con los valores obtenidos se saca un promedio.

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Ensayo de dureza Brinell

1. Colocar la hoja de paquete cortada en el durómetro.

2. Subir la muestra hasta que en la pantalla marque 100.

3. Dejar caer la muestra con el identador de diámetro de 2.5 mm.

4. Subir la palanca suavemente.

5. Colocar la muestra en una entenalla para poder medir el diámetro del agujero

que hizo la punta del durómetro.

6. Medir el diámetro de la huella con el microscopio manual.

7. Comparar el diámetro en la tabla para ver la dureza del material.

7. CÁLCULOS Y RESULTADOS:

PUNTOS VALORES

PUNTO 1 41 N

PUNTO 2 42 N

PUNTO 3 42 N

PUNTO 4 42 N

PUNTO 5 40.5 N

PUNTO 6 40 N

PUNTO 7 41 N

PUNTO 8 40 N

PUNTO 9 39 N

PUNTO 10 40 N

Tabla 2. Datos. (Fuente:los autores)

- Sacar la media aritmética para obtener la dureza del material y comparar en la tabla.

M=41+42+42+42+40.5+40+41+40+39+4010

M=40 .74≅ 40 . 7 HRC

Según la tabla el 40.7 corresponde a 400 HV.

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Ensayo de dureza Brinell

El dato leído con el microscopio manual es 0.7620, y ese dato mirando en la tabla

corresponde a 401 HRS aproximadamente lo q significa que los intervalos están los

datos muy similares y están bien.

8. CONCLUSIONES:

La máquina para el ensayo de dureza nos permite obtener propiedades específicas

del material estudiado.

En el ensayo de dureza Rockwell se utilizó la punta cónica de diamante y en el

ensayo de dureza Brinell se utilizó la esfera de 2.5 mm de diámetro, el cual es

utilizados para materiales muy duros.

El material a estudiar en este caso un pedazo del paquete de un carro se lo debe

realizar en la parte curva para mejores resultados.

El material estudiado tuvo un nivel de dureza alto.

El material del ensayo no tuvo fisuras.

9. RECOMENDACIONES:

El material a estudiar de estar perfectamente lijado o pulido semejante al procedimiento para una metalografía para de esta manera obtener mejores resultados.

10. BIBLIOGRAFÍA:

Askeland, D. R. (1998). Ciencia e ingeniería de los materiales (Tercera ed.). México, D.F.: International Thomson Editores.

Shackelford, J. F. (2005). Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros (Sexta ed.). Madrid: Pearson Educación, S.A.

Smith, W. F. (2006). Fundamentos de la ciencia e ingeniría de materiales (Cuarta ed.). México, D.F.: McGraw-Hill .

BIBLIOGRAPHY(s.f.). Recuperado el 09 de febrero de 2015, de http://190.105.160.51/~material/materiales/presentaciones/ApunteDureza.pdf

p

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11. ANEXOS:

Anexo 1.

Tabla 1. Tabla para en encontrar la dureza a partir del ensayo Brinell

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Anexo 2.

Tabla 2. Tabla para en encontrar la dureza a partir del ensayo Rockwell

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Anexo 3.

Tabla 3. Escalas de dureza Rockwell

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