METODO ROCKWELL (1924)

FUNDAMENTO TEORICO ENSAYO ROCKWELL

El método Brinell no permite medir durezas de los aceros templados porque se deforman las bolas. Para esto se emplea el método Rockwell.

El método Rockwell se basa también en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados; pero en lugar de determinar la dureza del material en función de la huella que deja el cuerpo penetrante, se determina en función de la profundidad de esta huella.

Los cuerpos penetrantes son: un diamante en forma de cono de 120º ± 1º, con la punta redondeada, con un radio de 0,2 ± 0,01 mm, que se denomina también penetrador Brale, y bolas de 1/8" y 1/16" de diámetro, aunque también, pero menos empleadas las de 1/2" y 1/4". Se utilizan cargas de 60, 100 y 150 Kg, para materiales gruesos y de 15, 30 y 45 para materiales delgados.

En total existen veintiún escalas, para veintiún combinaciones de penetradores y cargas, que se dan según la tabla:

ESCALA DESIG-NACION

TIPO DE

PRUEBA

TIPO Y TAMAÑO

DEL PENETRADOR

CARGA

MENOR

EN Kg

CARGA

MAYOR

EN Kg

ESCALA DEL COMPARADOR

APLICACIONES

COLOR COLOCACION

A Normal Cono de Diamante

10 60 Negro Fuera

Aceros nitrurados, flejes estirados en frío, hojas de afeitar,.

Carburos metálicos (90 a 98)

B Normal Bola de 1/16 “ 10 100 Rojo Dentro Aceros al carbono recocidos de bajo contenido de carbono.

C Normal Cono de diamante

10 150 Negro Fuera Aceros duros. Con dureza superior a 100 HRB o 20 HRC

D Normal Cono de diamante

10 100 Negro Fuera Aceros cementados.

E Normal Bola de 1/8 “ 10 100 Rojo Dentro Metales blandos, como antifricción y piezas fundidas

F Normal Bola de 1/16 “ 10 60 Rojo Dentro Bronce recocido

G Normal Bola de 1/16 “ 10 150 Rojo Dentro Bronce fosforoso y otros metales.

H Normal Bola de 1/8 “ 10 60 Rojo Dentro Metales blandos con poca homogeneidad, fundición de hierro.

K Normal Bola de 1/8 “ 10 150 Rojo Dentro Metales duros con poca homogeneidad, fundición de hierro.

L Normal Bola de ¼ “ 10 60 Rojo Dentro Metales duros con poca homogeneidad, fundición de hierro.

M Normal Bola de ¼ “ 10 100 Rojo Dentro Metales duros con poca homogeneidad, fundición de hierro.

P Normal Bola de ¼ “ 10 150 Rojo Dentro Metales duros con poca homogeneidad, fundición de hierro.

R Normal Bola de ½ “ 10 60 Rojo Dentro Metales muy blandos.

S Normal Bola de ½ “ 10 100 Rojo Dentro Metales muy blandos.

V Normal Bola de ½ “ 10 150 Rojo Dentro Metales muy blandos.

15-N Superficial Cono de diamante

3 15 Rojo Dentro Aceros nitrurados, cementados y de herramientas de gran dureza.

30-N Superficial Cono de diamante

3 30 Rojo Dentro Aceros nitrurados, cementados y de herramientas de gran dureza.

45-N Superficial Cono de diamante

3 45 Rojo Dentro Aceros nitrurados, cementados y de herramientas de gran dureza.

15-T Superficial Bola de 1/16 “ 3 15 Rojo Dentro Bronce ,latón y acero blando

30-T Superficial Bola de 1/16 “ 3 30 Rojo Dentro Bronce ,latón y acero blando

45-T Superficial Bola de 1/16 “ 3 45 Rojo Dentro Bronce ,latón y acero blando

Se construyen dos clases de máquinas: las utilizadas para materiales de perfil grueso, en los cuales se usan las escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M, P, R, S, V, y las construidas para materiales de perfil delgado, con las escalas 15-N, 30-N, 45-N, 15-T, 30-T y 45-T, ambas máquinas llevan una un dial indicador con escala con números negros para las mediciones con punta de diamante (penetrador Brale) y otra escala con números rojos para las mediciones realizadas con bolas de acero endurecido.

Las cargas se aplican en dos tiempos. En la máquina normal, primero se aplica una carga de 10 Kg., poniendo a continuación el indicador que mide la penetración al cero. Después se completa la carga hasta llegar a la carga total del ensayo. Si por ejemplo, esta carga es 100 kg., se deberá aplicar primero la carga de 10 kg. Y luego poner 90 kg. más. Se quita después la carga adicional o sea los 90 kg., y la profundidad a que queda el cuerpo penetrante es la que se toma para calcular la dureza.

El número que mide la dureza no está ligado con la carga, como ocurre con la dureza Brinell, sino que es un número arbitrario, pero naturalmente proporcional a la penetración. Se determina deduciendo del número 100, si se ensaya con diamante y del 130, si se ensaya con bola, las unidades de penetración permanente medidas en 0,002 de milímetro.

La denominación de los ensayos Rockwell se hace por las iniciales HR, seguidas por una letra minúscula que define la escala. Por ejemplo 60 Rockwell de la escala c se debe anotar 60 HRc. La cifra de la dureza, se lee directamente en la esfera del aparato.

En cuanto al espesor mínimo que deben tener las piezas o probetas, es diez veces la penetración del cono o de la bola. Respecto a la forma de las piezas, si son cilíndricas, de diámetro inferior a 30 mm, debe introducirse un factor que se da en los siguientes gráficos:

Nº ROCKWELL A ROCKWELL C1 Angulo de la punta del diamante = 120º Angulo de la punta del diamante = 120 º

2 Radio de redondeo de la punta del cono 0,2 mm. Radio de redondeo de la punta del cono 0,2 mm.

3 Po Carga previa = 10 Kg Carga previa = 10 Kg

4 P1 Carga adicional = 50 Kg Carga adicional = 140 Kg

5 P Carga total = 60 Kg (P = Po + P1) Carga total = 150 Kg (P = Po + P1)

6 Penetración con la carga previa (punto de partida de la medición)

Penetración con la carga previa (punto de partida de la medición)

7 Penetración total actuando la carga adicional. Penetración total actuando la carga adicional.

8 f Penetración permanente después de quitar la carga adicional

Penetración permanente después de quitar la carga adicional

9 HRa óHRc

Dureza Rockwell A = 100 - f Dureza Rockwell C = 100 - f

Nº ROCKWELL B

1 D Diámetro de la bola

2 Po Carga previa = 10 Kg

3 P1 Carga adicional = 90 Kg

4 P Carga total = 100 Kg (P = Po + P1)

5 Penetración con la carga previa (punto de partida de la medición)

6 Penetración total actuando la carga adicional.

7 e Penetración permanente después de quitar la carga adicional

8 HRb Dureza Rockwell B = 130 - f

Este método es muy rápido y preciso, pudiendo realizar el ensayo operarios no especializados. Además, las huella son más pequeñas que en el método Brinell. Pero tiene el inconveniente de que si el material no asienta perfectamente sobre la base, las medidas resultan falseadas.

LISTA DE MATERIALES

Mitutoyo ATK-F1000

JAPON

PROCEDIMIENTO

Encender el equipo y determinar la escala que se va usar para medir la probeta.

Ajustar según la escala seleccionada, carga y tiempo de prueba necesario.

Colocar y fijar el identador q se va usar.

Poner la probeta sobre el soporte que tiene el durómetro.

Girar con las dos manos la base del soporte, hasta que la probeta haga contacto con el identador.

El durómetro nos dirá la dureza.

CALCULOS Y RESULTADOS

3.-

Para hallar la profundidad de penetración, se uso dos formulas, que son las siguientes:

(130-HRx) x0.002 (mm) identador de billa o bola

(100-HRx) x0.002 (mm) identador de diamante

Probeta Dureza Tipo de identador Profundidad (mm)Aluminio (HRF) 58 Bola de 1/16" 0.1446

Cobre recocido (HRF) 41 Bola de 1/16" 0.1706Cobre (HRF) 92 Bola de 1/16" 0.0757Bronce (HRF) 90 Bola de 1/16" 0.0806

Acero SAE 1010 (HRB) 70 Bola de 1/16" 0.1209Acero SAE 1045 (HRB) 94 Bola de 1/16" 0.0723

Acero A-36 (HRC) 36 cono de diamante 0.1272

5.-

Probetas en HRF

Probetas en HRB

Acero liso SAE 1010 Acero corrugado SAE 104570.3 93.870 93.4

68.3 94.370 94

Probetas en HRC

Acero A3635.737.236.236

Probetas transformadas a HRB

AluminioCobre recocido Cobre Bronce

56.6 44 92.5 88.760 38 91.5 89.9

56.5 42 92.4 90.458 41 92 90

Cobre Bronce Acero liso SAE 1010 Acero corrugado SAE 1045 Acero A3662 61 70 94 111

Grafica de equivalencias en escala HRB

Cobre

Bronce

Acero lis

o SAE 1

010

Acero co

rruga

do SAE 1

045

Acero A36

0

20

40

60

80

100

120

Series1

OBSERVACIONES

Las probetas se pueden volver a usar, ya que el ensayo Rockwell no constituye una gran pérdida del material.

El ensayo Rockwell es de una amplia aplicación ya que se usa para materiales blandos y duros.

RECOMENDACIONES

Las probetas deben ser perfectamente lijadas, osea deben quedar lisas, para que el identador toque a la probeta perpendicularmente.

Se recomienda realizar una grafica de tendencia para la equivalencia de escala HRF a HRC, ya que en la norma que indico el profesor, no se encontró dicha equivalencia, lo mismo sucedió en Brinell.

CONCLUSIONES

El acero es uno de los materiales más duros.

Es muy fácil darse cuenta de resultados erróneos, porque la lectura de la dureza de un ensayo varía mucho de otro, por eso no se considero los datos del durómetro Rockwell analógico.