ensayo de dureza mecánica
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8/18/2019 Ensayo de Dureza Mecánica
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ENSAYOS DE DUREZA BRINELL, VICKERS, ROCKWELL Y SHORE
HARDNESS TESTS: BRINELL, VICKERS, ROCKWELL, SHORE
Cújar Jaime, Osorio Marco, Rees Oscar, Ro!r"#$e% A&'o&io, Ve#aH$m(er'o)
DEM*STENES D+RANO -LVARE. +&i/ersi!a! !e C0r!o(a, 1ac$2'a! !e Ie&ier"as
Ie&ier"a Mec3&ica, C$rso !e Resis'e&cia !e Ma'eria2es IIMo&'er"a4 C0r!o(a
RESUMEN: Los Ensayo consisten en penetrar la superfcie de probetas (2)de acero y aluminio montados en los respectivos durómetros, utilizando un
indentador (para Rockwell, Vickers y rinell) ba!o ciertas condiciones de
car"a, tiempo y velocidad de aplicación de #uerzas, esto con el propósito decrear una $uella en el material, la cual procederemos a medir, para lue"o
determinar de manera e%perimental la dureza de estos materiales, as&
mismo, identifcar las caracter&sticas de cada uno, y analizar los #enómenos
'ue se puedan presentar durante el ensayo ara el ensayo de dureza *$ore
(+o re'uiere penetrar el material), se tendr en cuenta la altura de rebote
de un material sobre las muestras utilizando un e'uipo especial para su
medición llamado esclerómetro -l fnalizar compararemos los resultados
obtenidos en cada ensayo
Palabras clave. /ureza, Ensayos de /ureza, 0ndentador, Esclerómetro oEscleroscopio
ABSTRACT: T5e 'es' co&sis's o6 7e&e'ra'i '5e s$r6ace o6 '5e 'es' ma'eria2 89 s'ee2 a&! a2$mi&$m 7$' o& '5e res7ec'i/es !$rome'ers,$si a& i&!e&'er 8Roc;
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material utilizado para la construcción
de estructuras o ma'uinas en "eneral,
esto con el fn de saber a 'u1 trato3
podemos someterlo, o ba!o 'u1
condiciones presentar una #alla
4on el si"uiente ensayo buscamos
obtener la dureza de dos placas de
distintos materiales, basndonos en
cuatro m1todos establecidos para
calcularla (Rockwell, rinell, Vickers 5
*$ore) 6bservando 'ue parmetros se
tienen cuenta en cada ensayo
El "u&a de laboratorio nos suministró dos(2) probetas, una de acero y otra de
aluminio con las cuales realizamos el
monta!e para los m1todos se7alados
8ontamos para cada probeta cierta
car"a y a su vez medimos la $uella 'ue
de!a el indentador al de#ormarse el
material
odemos obtener de manera
e%perimental la dureza de cada
material, esto "racias a 'ue al penetrar
el indentador se crea una marca, la cual
en #unción de las dimensiones 'ue
presente, nos re9e!ar una medida de
esta propiedad mecnica
OB"EIVOS
OB"EIVO #ENERAL
• /eterminar la dureza del acero y
el aluminio utilizando los m1todos
de Rockwell, rinell, Vickers 5
*$ore
OB"EIVOS ESPEC$%ICOS
• Resaltar la importancia del
ensayo de dureza para la
in"enier&a
• 6btener las dimensiones de la
de#ormación 'ue se crea al
aplicar car"a en la superfcie• /eterminar la relación entre
altura de rebote y dureza de un
material• 4omparar los valores obtenidos
de cada ensayo• 4omparar los valores obtenidos
en el ensayo con los valores
teóricos• -nalizar y concluir de manera
asertiva los datos arro!ados por la
prctica de dureza
MARCO E!RICO
DUREZA
La dureza indica la resistencia de la
capa superfcial de un material a ser
rayado y des"astarse, de resistir la
de#ormación elstica y plstica, en
presencia de car"as puntuales in#eridas
por otro cuerpo, ms duro, el cual nosu#re de#ormaciones residuales
(indentador ó penetrador), de
determinada #orma y dimensiones, de
manera espec&fca, la dureza se defne
como la resistencia a la indentación o
impresión permanente, sin embar"o, no
es una propiedad #undamental, pues la
resistencia a la indentación depende de
la #orma del indentador y de la car"a
aplicada :;0-+ *4?80/, 8anu#acturin" En"ineerin" -nd @ec$nolo"y Ed A, renticeB?all, 0nc, 2CC;pa" D:2< -*=EL-+/, /. 4iencia e 0n"enier&a de los 8ateriales Ed F, @$omsom Editores, Latinoamerica,
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ENSAYO DE DUREZA BRINELL
0ntroducido por >- rinell en ;GCC
Hna es#era de acero duro (carburo de
tun"steno) por lo "eneral de ;C mm de
dimetro, se oprime a la superfcie del
material (Ii"ura ;) *e mide el dimetro
de la impresión "enerada, comJnmente
de 2 a D mm, y se calcula el nJmero de
dureza o &ndice de dureza (abreviado
como ? o ?+) :2
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El sentido #&sico del nJmero de dureza
Vickers es anlo"o a ? La ma"nitud
de ?V es tambi1n un es#uerzo
convencional medio en la zona de
contacto del indentador, muestra y
suele caracterizar la resistencia delmaterial a la de#ormación plstica
considerable
4on base en esto.
/onde d es la media aritm1tica de las
dia"onales d" y d. *in embar"o, debido
a 'ue el valor del n"ulo M es constante
e i"ual a ;FDN, en la prctica se usa la
si"uiente #órmula de traba!o.
ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL
/esarrollado por * Rockwell en ;G22
El m1todo de Rockwell aun'ue es un
m1todo de indentación no pretende de
manera directa medir la dureza a trav1s
de la determinación directa de la
ma"nitud de los es#uerzos de contacto,
sino 'ue la defne como un nJmero
arbitrario, inversamente proporcional a
la penetración del indentador
1i#$ra ) #arámetro que describen la
dureza $ock%ell.
Este ensayo mide la pro#undidad de
penetración, en vez del dimetro de la
indentación (Ii"ura F) El indentador se
oprime sobre la superfcie, primero con
una car"a menor y despu1s con una
car"a mayor La di#erencia en laspro#undidades es una medida de la
dureza del material :D
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El instrumento de medición es porttil, y
simplemente se coloca sobre la
superfcie de la piezaP por tanto, resulta
Jtil para medir la dureza de ob!etos
"randes, 'ue de lo contrario no cabr&an
en el espacio limitado de losensayadores de dureza convencionales:
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1i#$ra ) Microscoio Brinell.
PROCEDIMIENO E'PERIMENAL
• *e prepara la superfcie de cada
material a ensayar, limpindola y
puli1ndola, para lue"o proceder a
las pruebas
• rimero desarrollamos el ensayo
de dureza rinell 8ontamos la
muestra en el durómetro (Ii"ura
Ab), $acemos 'ue el indentador
to'ue la muestra (*in aplicarle
nin"Jn tipo de #uerza) cerramos
la vlvula del e'uipo para 'ue
comprima el indentador contra la
pieza mientras aplicamos car"a atrav1s de la palanca
*ometimos la muestra de acero a
la penetración del indentador de
;C mm, ba!o una car"a de FCCC
k" y lue"o ;KCC k", para nin"una
de estas #ue valido el ensayo,
puesto 'ue el indentador
penetraba en totalidad la
probeta Iinalmente utilizamos
una car"a de OKC k", lue"omediante el microscopio
obtuvimos las medidas de $uella
(Ii"ura D)
• Lue"o desarrollamos el ensayo
Vickers 8ontamos la pieza de
aluminio ba!o el microscopio del
durómetro de manera 'ue la
ima"en del material se observe
con claridad, teniendo en cuentala altura correcta para 'ue el
indentador no to'ue la muestra
Hna vez $ec$o esto, presionamos
el pulsador del e'uipo de
medición (Ii"ura Ac) el cual va
suministrando la car"a mientras
el indentador va penetrando -lterminar la penetración,
liberamos la car"a y medimos la
$uella 'ue imprime el indentador
piramidal (Ii"ura O)
1i#$ra ) ,maen ro)ectada
de la +uella.
• *i"uiendo con el plan de traba!o,
realizamos la prueba Rockwell, en
donde montamos la probeta de
-cero, Hbicamos la muestra esta
vez no a una altura sino a una
car"a previa de ;C k" moviendo
el $usillo 'ue se encuentra en la
base del e'uipo (Ii"ura Aa), para
lo"rar esto, el durómetro realizauna se7al perceptible (Hna vez
alcanzado el @ope, el bombillo se
apa"a) 4uando todo est en
orden, aplicamos la car"a de GC
k" mediante un pulsador, para as&
obtener una car"a total de ;CC k"
se"Jn lo establece la norma, y
proceder a medir la di#erencia de
altura de penetración
• or ultimo tenemos el ensayo de
*$ore, Htilizado para medir
dureza de pol&meros, o para
situaciones en las 'ue no sea
posible desmontar el material a
ensayar Realizamos el monta!e
de acuerdo a la f"ura Ad
Hbicamos la muestra al pie del
escleroscopio, situamos el
martillo en la parte superior y lo
de!amos caer presionando el
"atillo del instrumento, para cada
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rebote medimos la altura
utilizando la escala 'ue viene
pref!ada en el aparato
RESULADOS
;) ara el ensayo de /ureza rinell
en la muestra de acero (Ii"ura
Ka) obtenemos.
Htilizamos la si"uiente Ecuación :G
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(1971971171479"!20
+ rom / 11*4 E-5
@enemos
−= 002,00886,0130 HRB
$B/ 10.8
A) or ultimo desarrollamos el
ensayo de dureza s$ore,
realizamos ;C mediciones en K
eventos di#erentes, con las cuales
obtuvimos los si"uientes.
ara -cero
Esa>5 / 6 7 8 9
/ ;C ;C G ;C ;2
6 D ;; ;C ;C ;2
7 O ;C ;; G ;F
8 ;C G ;C ;; ;;
9 ;C ;C ;2 ;F
= ;; G G ;2 ;2
? G ;C G ;C G
@ G ;; G G ;C
G ;; ;C ;2 ;2
/0 ;C ;C ;C ;C ;CPr5
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/ureza rinell de ;KK,K medida con una
bola de carburo de tun"steno
(ol#ramio) de ;C mm, aplicando una
car"a de OKC k"# en un tiempo de FC s
para la indentaciónLa medida es fable pues el dimetro de
la ?uella entra en el mar"en (*e"Jn
Estndar de -*@8 E;CB;2) 6 6,89@7 =,
10*8 $B "33253
/ureza Rockwell de K,O medida con
una bola de carburo de tun"steno de
;T;D3 aplicando una car"a m%ima de;CC k"# por un tiempo de FC s para
indentaciónLa medida es fable puesto 'ue cumple
con el Estndar -*@8 E;B;2 AC ?R
;CC
"3*" S
/ureza de escleroscopio *$ore, con
promedio de rebotes de ;C,;2 ba!o KC
pruebas
PROBEA DE ALUMINIO
ara la muestra de aluminio (Ii"ura Kb)
realizamos los ensayos Vickers y *$ore
6btuvimos las si"uientes durezas.
"6*5 V 532"0
/ureza Vickers de ;2A,F ba!o una car"ade FC k"# en un tiempo de ;K s
4*1 S
/ureza de escleroscopio *$ore, con
promedio de rebotes de D,2
Los valores estandarizados para elacero, son ;KD ?, 2 ?R :;F
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ensayos, sin embar"o pudimos
desarrollar cada uno dependiendo de las
caracter&sticas de los materiales (- 'ue
ensayo se acomodaba me!or cada
muestra)
Las pruebas de Rebote *$ore var&an en
"ran medida de los valores 'ue se
deben obtener se"Jn -*@8 E;AC, esto
debido a 'ue las muestras se posaban
sobre un mesón el cual modifcaba el
rebote puesto 'ue 1ste tambi1n recib&a
el impacto tal vez por'ue no
alcanzbamos un nivel de "ota
constante para cada medición, por esta
razón no las consideramos puntuales ennuestro ensayo, sin embar"o,
detallamos como se realiza el
e%perimento
CONCLUSIONES
ara los ensayos 'ue penetran la
pieza, la indentación de la $uellaes inversamente proporcional ala dureza del material
- medida 'ue se reduce el rea
de una misma muestra dematerial su dureza aumenta(Ii"ura Ka) debido a unendurecimiento por de#ormación
ara una muestra de acero
tenemos durezas ;KD ? y D?R Esto nos indica 'ue elmaterial es un acero con durezaintermedia, est por encima dematerial blando, y por deba!o dematerial endurecido (EscalaRockwell ) /el resultado deensayo *$ore deducimos 'ue elacero tiene ba!o contenido de4arbono (8enor a C,) ara lamuestra de aluminio tenemosuna dureza ;AF ?V t&pica de
materiales menores a la durezaRockwell
La relación entre las durezas esta
estandarizada en la +orma -*@8
E;AC, la cual nos permitecomparar teniendo una dureza,su e'uivalente en otras escalas(*olo son apro%imaciones)
La relación entre /ureza y
Resistencia a la @ensión estaestandarizada en el catlo"o de-ceros 08*, nos permite teneruna idea de ciertas propiedadesmecnicas a partir de la dureza,
sin embar"o, este valor paratracción debe verifcarse, puesto'ue la dureza se ensaya solo enla superfcie del material, sintener en cuenta su completomicroestructura
BIBLIO#RA%$A
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• Relaciones de dureza.
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