Ensayos Destructivosa
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20/08/2015 1 Unidad II Ensayos destructivos Evaluar la resistencia a la rotura de los materiales mediante ensayos destructivos. Determinar aspectos importantes de la resistencia y alargamiento de materiales, que pueden servir para el control de calidad, las especificaciones de los materiales y el cálculo de piezas sometidas a esfuerzos. Reconocer los diferentes ensayos destructivos así como sus respectivos procedimientos y normas técnicas. objetivos ENSAYO DE MATERIALES Ensayo Destructivos - ED Ensayo No Destructivos - END Ensayo Estáticos Ensayo Dinámicos Ensayo Tecnológicos Clasificación de los Ensayos de Materiales Ensayo Estáticos Ensayo Dinámicos Ensayo Tecnológicos Ensayo Destructivos - ED Tracción Compresión Cortadura Dureza Impacto Fatiga Doblado Embutido Soldadura Forja Ensayos destructivos
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20/08/2015
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Unidad II
Ensayos destructivos Evaluar la resistencia a la rotura de los materialesmediante ensayos destructivos.
Determinar aspectos importantes de la resistencia yalargamiento de materiales, que pueden servir para elcontrol de calidad, las especificaciones de losmateriales y el cálculo de piezas sometidas aesfuerzos.
Reconocer los diferentes ensayos destructivos asícomo sus respectivos procedimientos y normastécnicas.
objetivos
ENSAYO DE MATERIALES
Ensayo Destructivos - ED Ensayo No Destructivos - END
Ensayo Estáticos
Ensayo Dinámicos
Ensayo Tecnológicos
Clasificación de los Ensayos de Materiales
Ensayo Estáticos Ensayo Dinámicos Ensayo Tecnológicos
Ensayo Destructivos - ED
TracciónCompresiónCortaduraDureza
ImpactoFatiga
DobladoEmbutidoSoldaduraForja
Ensayos destructivos
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Tipos de ensayos de materiales– Resistencia a la abrasión
• Frotamiento o rodadura.
– Resistencia al rayado.
• Mas utilizado en mineralogía
• Escala MOHS: MENOS DURO = TALCO ; MAS DURO = DIAMANTE.
– Resistencia al REBOTE.
• Escleroscopio SHORE
• Martinete con diamante en la punta.
– Resistencia a la penetración.
• Material indentado o penetrado por otro.
• Posibilita estimar la resistencia a la tracción.
Ensayos de dureza
Dureza Mineral
1 Talco (Mg3Si4O10(OH)2)
2 Yeso (CaSO4·2H2O)
3 Calcita (CaCO3)
4 Fluorita (CaF2)
5 Apatita(Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-))
6 Feldespato (KAlSi3O8)
7 Cuarzo (SiO2)
8 Topacio(Al2SiO4(OH-,F-)2)
9 Corindón (Al2O3)
10 Diamante (C)
•En mineralogía se utiliza la escala Mohscreada por el austríaco Friedrich Mohs, que mide la resistencia al rayado de los materiales.
Friedrich Mohs(1773 – 1839)
Escala de mohs Ensayos de dureza
Los ensayos de dureza permitencaracterizar mecánicamente alos materiales de una manerarápida y sencilla.
Los ensayos de dureza consistenen presionar un penetrador ouna punta de geometría regularconocida, y en unas condicionescontroladas de carga y velocidadde aplicación, sobre lassuperficie del material.
Lo que se evalúa es la huella producida en las condiciones determinadas.
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Ensayos de dureza
Un ensayo de dureza particular vendrá determinado por :
La geometría del penetrador.La carga aplicadaLa forma de huellaTiempo
Ensayos de dureza
BrinellRockwellVickersknoop
Penetrador
Fuerza
Tiempo
Huella:Diámetro
profundidadÍndice de dureza
Ensayos de dureza
ENSAYO DE DUREZA BRINELL ASTM E10
Consiste en comprimir unabola de acero templado, deun diámetro determinado,sobre el material a ensayar,por medio de una carga ydurante un tiempodeterminado.
Se mide el diámetro de la huella y se encuentra la dureza delmaterial por la relación entre la carga aplicada y el área de lahuella, evidentemente y dentro de ciertos límites esta huella,área será mayor cuanto menos dura sea el material
Este ensayo tiene limitaciones si se aplica a materiales deespesores inferiores a 6 mm ya que se deforma elmaterial y los resultados que se obtienen son erróneos.
0.375d D
2.P K D
Se debe tener en cuenta que se cumpla la relación:
La carga aplicada debe ser proporcional a:
ENSAYO DE DUREZA BRINELL
Las bolillas de acero sufren deformaciones que pueden considerarse importantes pasando los 500 HB y las de carburos los 650 HB
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MATERIALES K
Acero no templado y hierro fundido 30
Metales no férreos y aleaciones 10
Cobre aluminio zinc 5
Plomo estaño y aleaciones 2.5
ENSAYO DE DUREZA BRINELL
Fuerza de ensayo
2.( )
0.102
K DP kg f
Respecto al tiempo de aplicación de la carga se estableció para aceros un tiempo total de 30 s, o sea 15 s para alcanzar la carga máxima y 15 s de
aplicación de ésta sobre el material.
ENSAYO DE DUREZA BRINELL
ENSAYO DE DUREZA BRINELL ENSAYO DE DUREZA BRINELL
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ENSAYO DE DUREZA BRINELL
También puede obtenerse aproximadamente elcontenido de carbono para Aceros al Carbono, si seconoce la dureza brinell mediante la fórmula
ENSAYO DE DUREZA BRINELL
Un ensayo no debe serrealizado en superficiescilíndricas con radio decurvatura menor que 5veces el radio de laesfera.
ENSAYO DE DUREZA BRINELLENSAYO DE DUREZA rockwell
ASTM E18 - 05
El método rockwell difiere del de Brinell en que no determina la dureza en función de la superficie de la
impresión producida, sino en función de la profundidad de penetración
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La esencia del método consiste en utilizar una punta especial dediamante en forma de diamante con un ángulo en el vértice de 120 ° ,o una bola que se presiona en el metal con cargas consecutivas ( unapreliminar y otra general )
ENSAYO DE DUREZA rockwell
0 10P kg f P
ENSAYO DE DUREZA rockwellEl durómetro para rockwell a diferencia de los demás, está provisto de una escala graduada que permite realizar una
medida instantánea de la profundidad de la huella
ENSAYO DE DUREZA rockwell ENSAYO DE DUREZA rockwell hrb
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ENSAYO DE DUREZA rockwell hrc
ENSAYO DE DUREZA rockwell
45 HR C
Valor de dureza
Ensayo Rockwell
Escala C:Cono de diamante
Carga: 150 kg
ENSAYO DE DUREZA rockwell VENTAJAS DEL MÉTODO ROCKWELL
Podemos decir que el método rockwell de dureza está menos expuesto a errores y es más sencillo que el Brinell.
Puede utilizarse en materiales blandos y duros.
La determinación es directa, evita el uso de aparatos especiales para medir la impresión.
Es rápido, el ensayo puede realizarse en un minuto.
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Relaciones entre dureza brinell y rockwell
ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL (Según Apraiz)
Escala
Desig.
Tipo de
prueba
Tipo y tamaño
delpenetrador
Carga
menor
Carga
mayor
Escala del
comparador
Kg. kg Color
Ubicación
Aplicaciones
A Normal Cono de
diamante
10 60 negro fuera Aceros nitrurados, flejes estirados en
frío, hojas de afeitar. Carburos
metálicos
B “ Bola de
1/16”
“ 100 rojo dentro Aceros al Carbono recocidos de bajo
contenido de Carbono.
C “ Cono de
diamante
“ 150 negro fuera Aceros duros. Dureza superior a 100
HRb o 20 HRc
D “ Cono de
diamante
“ 100 negro fuera Aceros cementados
E “ Bola de
1/8”
“ 100 rojo dentro Materiales blandos, como antifricción y
piezas fundidas.
F “ Bola de
1/16”
“ 60 “ dentro Bronce recocido, aluminio, algunas
aleaciones de Al
G “ Bola de
1/16”
“ 150 “ dentro Bronce fosforoso y otros metales.
H “ Bola de
1/8”
“ 60 “ dentro Metales blandos, con poca
homogeneidad, fundición de hierro.
ENSAYO DE DUREZA rockwell
ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL (Según Apraiz)
Escala
Desig.
Tipo de
prueba
Tipo y tamaño
del penetrador
Carga
menor
Carga
mayor
Escala del
comparador
Kg. kg Color Ubicación Aplicaciones
K “ Bola de
1/8”
“ 150 rojo dentro Metales duros, con poca
homogeneidad, fundición de hierro.
L “ Bola de
1/4”
“ 60 “ dentro “
M “ Bola de
1/4”
“ 100 “ dentro “
P “ Bola de
1/4”
“ 150 “ dentro “
R “ Bola de
1/2”
“ 60 “ dentro Metales muy blandos, antimonio
S “ Bola de
1/2”
“ 100 “ dentro “
V “ Bola de
1/2”
“ 150 “ dentro “
ENSAYO DE DUREZA rockwellENSAYO DE DUREZA vickers
ASTM E92 - 82La determinación de la durezaVickers es semejante a la debrinell, pues se calculadividiendo la carga aplicada porla superficie de la huellaproducida, se diferencia dedureza brinell por el valor de lacarga, que podríamosconsiderar muy pequeña
El penetrador utilizado es una pirámide regular de base cuadrada, cuyas caras laterales forman un ángulo de 136°. Las cargas que se
utilizan son muy pequeñas desde 1 a 120 kg.
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ENSAYO DE DUREZA vickers
Se utiliza para durezas superiores a500 HB aunque se puede utilizartanto para materiales duros comoblandos.Se emplea mucho sobre todo parapiezas delgadas y templadas, conespesores mínimos de 0.2 mm.El penetrador utilizado es unapirámide regular de base cuadrada,cuyas caras laterales forman unángulo de 136°. Huella obtenida con una pequeña carga, la cual
permite medir microdurezas
ENSAYO DE DUREZA vickers
2d
P1,854 HV
P: Carga aplicada en kg
d: diagonal promedio de la huella en mm
ENSAYO DE DUREZA vickers
440 HV 30 / 20
Valor de dureza
Ensayo de dureza Vickers
Tiempo de aplicación de la carga: 20 seg.
Carga aplicada en kg
Nota: Cuando el tiempo de aplicación varía entre 10 y 15 s no se indica
ENSAYO DE DUREZA vickers
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• Consiste en evaluar la dureza superficial del material midiendo la profundidad que alcanza
una punta de acero normalizada cuando se presiona contra el material. Se puede medir
con instrumentos simples .
ENSAYO DE DUREZA SHORE
El sistema de indicación depresión constante asegurala presión uniforme de laprueba que elimina laslecturas falsas debido a lasdiferencias entre losoperadores.
ENSAYO DE DUREZA SHORE
La superficie de apoyo y de la muestradeberán ser lisas y de caras paralelas. Eldurómetro se coloca sobre la muestra conparalelismo de caras con ayuda de undispositivo apropiado.
La presión aplicada por estos aparatos es de:
• 12,5 N en la Shore A
• 50 N en la Shore D.
ENSAYO DE DUREZA SHORE
El método Shore A se aplica a plásticos blandos, por ejemplo PVC plastificado, dureza de caucho natural, elastómeros y plásticos suaves, polietilenos.
El método Shore D se emplea para plásticos más duros: elastómeros duros, plásticos, caucho duro, ebonita y otros
La dureza Shore se expresa en unidades de Shore A o D. Son posibles diferencias de 2-3 unidades Shore.
ENSAYO DE DUREZA SHORE
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Ensayo de tracciónASTM E8 – 03 / astm a370 - 05
Ensayo de tracción Ensayo de tracción
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Ensayo de tracción Ensayo de tracción
Ensayo de tracción Ensayo de tracción
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Ensayo de tracción
EJERCICIOS EJERCICIOS
Sabiendo que la carga máxima aplicada en un ensayo de tracción sobre una probeta normalizada de 150 de sección es de 50000 N. Calcule la tensión de rotura
2mm
Respuesta:2
34.01Kp
mm
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EJERCICIOS SOLUCIÓN
EJERCICIO
EJERCICIO
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Es la capacidad de un determinado material de absorberenergía de impacto, el cual esta relacionada con su tenacidad,y al mismo tiempo esta relacionada con su resistencia yductilidad.
El ensayo de resistencia al impacto fornece informaciónsobre la capacidad del material de absorber energía y disiparla misma.
Como resultado del ensayo de impacto se obtieneinformación de la energía absorbida por el material hastallegar a su fractura, caracterizando así su comportamientodúctil- frágil.
Ensayo de impacto
El ensayo de impacto consiste en hacer caer unpesado péndulo, el cual golpea a su paso unaprobeta que tiene forma paralelepípedoubicada en la base de maquina. La probeta serompe de un solo golpe
Ensayo de impacto Ensayo de impacto
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Ensayo de impacto
Ensayos de impacto Izod y Charpy Muestras con o sin entalle
Ensayo de impacto
Ensayo de impacto La resistencia al impacto de materiales metálicos varia con la
temperatura. Estos materiales poseen una transición de dúctil a frágil
en determinados valores de temperaturas, de acuerdo con su
composición química y micro estructura del acero.
Los Aceros especiales que mantienen una elevada energía de
impacto a temperaturas bajas se conocen como aceros criogénicos.
Ensayo de impacto
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Ensayo de impacto
Como ya sabemos este ensayo consiste en determinar la energía que
absorbe la probeta hasta que rompe. A esta energía absorbida por unidad de
superficie (mm2) se le denomina RESILENCIA.
E
S
Donde:
E: Energía Absorbida
S: Unidad de superficie.
ϸ: Resilencia.
Ensayo de impacto
Donde:
H: Altura inicial
h: Altura final
L: Longitud martillo.
α : Angulo inicial
β: Ângulo Final
Ensayo de impacto
Puede calcularse la resilencia de acuerdo a dos factores:
A) Si se conocen las alturas inicial y final del martillo.
( )F Ho Hf
S
Energía inicial: Eo = F x Ho
Energía Final: Ef = F x Hf
Energía Absorbida: Ea = Eo – Ef = F x Ho - F x Hf =
Fx(Ho –Hf)
Medida en
kpm/mm2
Cálculo de resilencia
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B) Si se conocen los ángulos inicial y final.
(cos cos )FxL
S
Angulo Inicial: L x (1- cos α)
Energía Final: L x ( 1 – cos β)
Medida en
kpm/cm2
Cálculo de resilencia
1) En un ensayo con péndulo Charpy el martillo de 30kp, cae
desde 1 metro de altura sobre la probeta, y después de
romperla, se eleva hasta una altura de 75cm. Hallar la resilencia,
sabiendo que la probeta es normalizado en V (S= 80mm2).
Cálculo de resilencia
ejercicio
Energía inicial: Eo = F x Ho = 30 x 1 = 30kpm
Energía Final: Ef = F x Hf = 30 x 0.75 = 22.5 kpm
Sección de Probeta: S = 80mm2 = 0.8 cm2
30 22.59,375 2
0.8kpmcm
Cálculo de resilencia
solución
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En los ensayos de impacto se utilizan dos clases de cuerposde prueba con entalle: Charpy y Izod.
Existe también un tipo especial de cuerpos de prueba parahierro fundido y aleaciones no ferrosas fundidas sobrepresión.
Todos estos cuerpos de prueba siguen las especificacionesde las normas ASTM.
•Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110)•Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508)
Probetas de impacto
Los cuerpos de prueba del ensayo Charpy comprenden tres tipos (A,B, y C), dependiendo de la forma del entalle.
Probetas de impacto : charpy
Las diferentes formas de los entalles son necesarias paraasegurar que haya ruptura de los cuerpos de prueba, mismoen los materiales mas dúctiles.
Cuando se efectúa la caída del martillo y no se provoca laruptura del cuerpo de prueba, el ensayo debe ser repetido conotro tipo de cuerpo de prueba, que presente un entalle massevero, de modo de garantir la ruptura. De los tres tipospresentados, el de tipo C es el que presenta una mayor áreade entalle, es decir, un entalle mas severo.
Probetas de impacto : charpyEl cuerpo de prueba Izod tiene la misma forma de entalle deCharpy tipo A. solamente localizada en posición diferente (nocentrada).
El cuerpo de prueba Charpy es apoyado en la maquina y el Izodes embutido, lo que justifica su mayor largura.
Probetas de impacto : izod
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Probetas de impacto : izod
Hierro Fundido y Metales no ferrosos
Probetas de impacto
Cobre . Fractura ductil. Acero bajo C. Fractura ductil
Tipos de fracturas
Laton . Fractura Frágil. Acero bajo C a 190°C. Fractura Fragil
Tipos de fracturas
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El ensayo de impacto es un ensayo dinámico, es
decir la energía de impacto es transferida de forma
instantánea al cuerpo de prueba, donde se mide la
energía necesaria para ocasionar la fractura
Los resultados solo sirven para comparar materiales
ensayados en las mismas condiciones.
Cuanto mayor se la energía absorbida en el ensayo
de impacto, mas tenaz será dicho material.
conclusiones
