• OBJETIVO GENERAL Determinar la dureza del acero y el aluminio utilizando los métodos de Rockwell, Brinell, Vickers Y Shore.

• OBJETIVOS ESPECIFICOS- Resaltar la importancia del ensayo de Dureza para la ingeniería.- Obtener las dimensiones de la deformación que se crea al aplicar carga en la superficie.- Determinar la relación entre altura de rebote y dureza de un material.- Comparar los valores obtenidos en el ensayo con los valores teóricos.- Analizar y concluir de manera asertiva los datos arrojados por la práctica de dureza. 

 RESUMEN

Los Ensayo consisten en penetrar la superficie de probetas (2) de acero y aluminio (Figura 1) montados en los respectivos durómetros, utilizando un indentador (para Rockwell, Vickers y Brinell) bajo ciertas condiciones de carga, tiempo y velocidad de aplicación de fuerzas, esto con el propósito de crear una huella en el material, la cual procederemos a medir, para luego determinar de manera experimental la dureza de estos materiales, así mismo, identificar las características de cada uno, y analizar los fenómenos que se puedan presentar durante el ensayo. Para el ensayo de dureza Shore (No requiere penetrar el material), se tendrá en cuenta la altura de rebote de un material sobre las muestras utilizando un equipo especial para su medición llamado esclerómetro. Al finalizar compararemos los resultados obtenidos en cada ensayo.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

- Se prepara la superficie de cada material a ensayar, limpiándola y puliéndola, para luego proceder a las pruebas.• Primero desarrollamos el ensayo de dureza Brinell. Montamos la muestra en el

durómetro (Figura 2b), hacemos que el indentador toque la muestra (Sin aplicarle ningún tipo de fuerza) cerramos la válvula del equipo para que comprima el indentador contra la pieza mientras aplicamos carga a través de la palanca.

• Luego desarrollamos el ensayo Vickers. Montamos la pieza de aluminio bajo el microscopio del durómetro de manera que la imagen del material se observe con claridad, teniendo en cuenta la altura correcta para que el indentador no toque la muestra. Una vez hecho esto, presionamos el pulsador del equipo de medición (Figura 2c) el cual va suministrando la carga mientras el indentador va penetrando.

• Siguiendo con el plan de trabajo, realizamos la prueba Rockwell, en donde montamos la probeta de Acero, Ubicamos la muestra esta vez no a una altura sino a una carga previa de 10 kg moviendo el husillo que se encuentra en la base del equipo (Figura 2a), Cuando todo está en orden, aplicamos la carga de 90 kg mediante un pulsador, para así obtener una carga total de 100 kg según lo establece la norma, y proceder a medir la diferencia de altura de penetración.

• Por ultimo tenemos el ensayo de Shore, Utilizado para medir dureza de polímeros, o para situaciones en las que no sea posible desmontar el material a ensayar. Realizamos el montaje de acuerdo a la figura 2d. Ubicamos la muestra al pie del escleroscopio, situamos el martillo en la parte superior y lo dejamos caer presionando el gatillo del instrumento, para cada rebote medimos la altura utilizando la escala que viene prefijada en el aparato.

 

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS

ENSAYO DE DUREZA BRINELL, VICKERS, ROCKWELL Y SHORECujar Jaime, Osorio Marco, Reyes Oscar, Rodríguez Antonio, Vega Humberto.

 

DEMÓSTENES DURANGO ÁLVAREZ

Universidad de Córdoba, Facultad de IngenieríasIngeniería Mecánica, Curso de Resistencia de Materiales II

Montería- Córdoba

ASKELAND, Donald R., “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”, Thomson Editores. México, 1998.

KALPAKJIAN. SCHMID, Manufacturing Engineering And Technology Ed 4, Prentice-Hall, Inc., 2001.

[1] ] http://190.105.160.51/~material/materiales/presentaciones/ApunteDureza.pdf patina 8[2]Catalogo IMS para tabla y comparación:http://www.acerosims.com/ims/aceros_ims/cmscontent.nsf/DocumentsByIDWeb/7F2CB4/$File/ACEROS%20ESPECIALES%20Cat%C3%A1logo.pdf[3] Los ensayos deben realizarse bajo los Estándares ASTM E10 E18 E92 y realizar las comparaciones con la escala ASTM E140

Figura 2. Durómetros para ensayos de Dureza Rockwell, Brinell, Vickers y Shore. Universidad de Antioquia.

• RESULTADOS Tomamos las medidas utilizando los respectivos accesorios:

Para la muestra de Acero (Figura 1a) obtenemos:* Ensayo de Dureza BrinellDiámetro de huella promedio d=2,4583 mmPara una Carga de 750 kgf

* Ensayo de Dureza Rockwell BIndentación promedio hprom = 88,6 E-3

* Ensayo de Dureza ShoreAltura de rebote promedio 10,12

Para la muestra de Aluminio (Figura 1b) obtenemos:* Ensayo de Dureza VickersDiagonal de huella promedio d=0,6253 mm Para una Carga de 30 kgf

* Ensayo de Dureza ShoreAltura de rebote promedio 6,82

 ANÁLISIS DE RESULTADOS

• Para la muestra de Acero tenemos:155,5 HBW 750/30 (Dureza Brinell de 155,5 medida con una bola de carburo de tungsteno de 10 mm, aplicando una carga de 750 kgf en un tiempo --------------------------------------de 30 s para la indentación).

85,7 HRB 100/30 (Dureza Rockwell B de 85,7 medida con una bola de carburo de tungsteno de 1/16” aplicando una carga máxima de 100 kgf por --------------------------------------un tiempo de 30 s para indentación).

10,12 HS (Dureza de escleroscopio Shore, con promedio de rebotes de 10,12 bajo 50 pruebas).

• Para la muestra de Aluminio tenemos:142,3 HV 30/15 (Dureza Vickers de 142,3 medida con pirámide de diamante, aplicando una carga de 30 kgf en un tiempo ------------------------------------de 15 s para la indentación).

10,12 HS (Dureza de escleroscopio Shore, con promedio de rebotes de 10,12 bajo 50 pruebas).

En algunos casos es posible correlacionar el valor de dureza del material con el valor de resistencia estática del material[1]. Así por ejemplo para aceros ordinarios recocidos y con menos de 0,8% de carbono se tiene: ; HB=155,5 =>

Para un material 143HV su equivalente en escala Brinell es 136HB [ 2], con esto:

Las cuales son resistencia a la tracción para acero y aluminio respectivamente.

CONCLUSIONESLos valores estandarizados para el acero, son 156 HB, 82 HRB [2] , nosotros obtuvimos, 155,5 HB y 85,7 HRB, lo cual nos arroja un porcentaje de error del 4,5% aproximadamente (Debido a que la probeta que utilizamos de Acero cumplía con los estándares que la norma exige). Con una dureza Brinell de 156 tenemos una Resistencia a la tensión de 519 N/mm2 . En el ensayo Vickers se estandariza para la dureza 143 HV de aluminio una resistencia a la tensión de 450 N/mm2 [2].

Para los ensayos que penetran la pieza, la indentación de la huella es inversamente proporcional a la dureza del material, mientras que para el ensayo de rebote la Dureza es proporcional a la altura.

Para una muestra de acero tenemos durezas 156 HBW y 86 HRB. Esto nos indica que el material es un acero con dureza intermedia, está por encima de material blando, y por debajo de material endurecido (Escala Rockwell B). Del resultado de ensayo Shore deducimos que el acero tiene bajo contenido de Carbono (Menor a 0,8%). Para la muestra de aluminio tenemos una dureza 143 HV típica de materiales menores a la dureza Rockwell B [3].

 

Figura 1. Muestras utilizadas para realizar los ensayos

(a) (b)

(c)Figura 3. Accesorios utilizados para realizar las mediciones a. Microscopio b.Visor Vickers c.Tablero Rockwell

2

22 6,155

))4583,2()10()10)((10(

)750(2kgf/mm

mmmmmmmm

kgHB

7,85002,0

0886,0130

HRB

12,10HS

22

5,1426253,0

308544,1 kgf/mm

mm

kgHV

2346,0

mm

kgHBET 2

2N/ 8,5275,155*346,0 mm

mm

kgET

22

N/ 61,461136*346,0 mmmm

kgET

d1prom = 0,625 mm

d2prom = 0, 6256 mm

d= 0, 6253 mm