Henry Estuardo Jami SangoInforme N°1

Grupo 228/02/2012

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

Facultad de Ingeniería Mecánica

Tecnología de Conformado Mecánico

Tema: Materiales

Objetivos: Clasificación de los materiales.

Estructuras de los materiales.

Propiedades de los materiales.

Solicitaciones Mecánicas.

Ensayos normalizados de dureza.

MARCO TEÓRICO

MATERIALES SOLIDOS

TIPOS UNIDADES ESTRUCTURALES ESTRUCTURA

Metálicos (M) Celda (Largo alcance) Cristalina

Cerámicos (M+O2) Celda (Corto alcance) Cristalina

Polímeros Mero Polimérica

Elastómeros

Maderas Células Celulosa

CompuestosCada uno de los materiales

constituidosCompuesta

Ejemplos de Metales puros usados en ingeniería

1

Clasificación

de los

Materiales

Por el estado

Puros – Fabricados

En función de su uso

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Hierro (Fe) Oro (Au)

Bronce (Cu + Sn) Plata (Ag)

Aluminio (Al) Platino (Pt)

Cobre (Cu) Cromo (Cr)

Estaño (Sn) Molibdeno (Mo)

Acero (Fe + C) Plomo (Pb)

Titanio (Ti) Mercurio (Hg)

Redes de Bravais (Estructuras Cristalinas)

[recursos.cnice.mec.es]

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[descom.jmc.utfsm.cl]

3

PROPIEDADES

1) Eliminada la acción,

desaparece la reacción.

Ópticas

Eléctricas

Térmicas

Acústicas

Magnéticas

Mecánicas

Físicas

2) Eliminada la acción, no

desaparece la reacción.Químicas

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Solicitaciones Mecánicas (Fuerzas Externas)

Normas

ASTM.- Sistema Ingles

American Society for Testing Material

Sociedad Americana de Prueba de Materiales

DIM.- Sistema decimal

Deutsches Institut für Normung

Instituto Alemán de Normalización

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PROPIEDADES

3) Eliminada la acción, parte

de la reacción desaparece y

parte permanece

Físico - Químicas

Tracción

Compresión

Corte

Flexión

Torsión

Indentación

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Ensayo Normalizado de Indentación (Dureza)

Indentador

Fuerza Propiedad de dureza

Escala normalizada

Nomenclatura:

H 6 M

Dureza Rockwell

La dureza Rockwell o ensayo de dureza Rockwell es un método para determinar la

dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. 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 prácticamente cualquier metal o aleación.

Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y

pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulgadas, y un penetrador cónico de diamante con un ángulo

de 120º +/- 30' y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm

(Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros.

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Número

EscalaDureza

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Escalas de dureza Rockwell

Símbolo de la

escalaPenetrador

Carga mayor

(kg)Aplicaciones

A Diamante 60

Aceros tratados y sin tratar.

Materiales muy duros. Chapas

duras y delgadas.

BEsfera de

1/16 pulgada100 Aceros recocidos y normalizados.

C Diamante 150 Aceros tratados térmicamente.

D Diamante 100 Aceros cementados.

EEsfera de 1/8

pulgada101 Metales blandos y antifricción.

FEsfera de

1/16 pulgada60 Bronce recocido.

GEsfera de

1/16 pulgada150

Bronce fosforoso y otros

materiales.

HEsfera de 1/8

pulgada60

Metales blandos con poca

homogeneidad, fundiciones con

base hierro.

KEsfera de 1/8

pulgada150

Aplicaciones análogas al tipo

anterior.

[es.wikipedia.org]

Dureza Brinell

Se denomina dureza Brinell a la medición de la dureza de un material mediante el

método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar.

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Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El

indentador o penetrador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros.

Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico

se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de

3.000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del

material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparación de

la superficie, pero a cambio resulta en un proceso barato, y la desventaja del tamaño de

su huella se convierte en una ventaja para la medición de materiales heterogéneos, como

la fundición, siendo el método recomendado para hacer mediciones de dureza de las

fundiciones.

Dureza Knoop

Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de

señales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al

que se le ejerce una fuerza estándar.

Es una prueba de micro dureza, un examen realizado para determinar la dureza

mecánica especialmente de materiales muy quebradizos o láminas finas, donde solo se

pueden hacer hendiduras pequeñas para realizar la prueba.

Dureza Vickers

Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Para

materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora

del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor.

El ensayo de dureza Vickers, llamado el ensayo universal, es un método para medir la

dureza de los materiales. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco). Su

penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136°.

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Escala Mohs

La escala de Mohs es una relación de diez materiales ordenados en función de su

dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia.

Se elige diez minerales a los que se atribuye un determinado grado de dureza en la

escala empezando con el talco (número 1), y terminando con el diamante (número 10).

Cada mineral raya a los minerales que tienen un número inferior, y es rayado por los

que tienen un número igual o mayor.

Dureza Mineral Comentario Composición química

1 Talco Se puede rayar fácilmente con la uña Mg3Si4O10(OH)2

2 Yeso Se puede rayar con la uña con más dificultad CaSO4·2H2O

3 Calcita Se puede rayar con una moneda de cobre CaCO3

4 Fluorita Se puede rayar con un cuchillo de acero CaF2

5 Apatito Se puede rayar difícilmente con un cuchilloC

a5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)

6 Ortoclasa Se puede rayar con una lija para el acero KAlSi3O8

7 Cuarzo Raya el vidrio SiO2

8 TopacioRayado por herramientas de carburo de

wolframioAl2SiO4(OH-,F-)2

9 Corindón Rayado por herramientas de carburo de Silicio Al2O3

10 Diamante El más duro, no se altera con nada excepto otro C

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diamante.

[es.wikipedia.org]

Dureza Shore

Se basa en la reacción elástica del material cuando dejamos caer sobre él un material

más duro. Si el material es blando absorbe la energía del choque, si el material es duro

produce un rebote cuya altura se mide.

Se emplea un escleroscopio, se deja caer un indentador en la superficie del material y se

ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor

dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un método elástico, no de

penetración como los otros.

Dureza Shore para varios materiales comunes

Material Durómetro Escala

Casco duro 75 D

Goma ebonita 100 A

Rueda dura de skateboard 98 A

Ruedas sólidas de tractor 50 D

Rueda blanda de skateboard 75 A

Parche de rueda de vehículo 70 A

Sellador de puertas 55 A

Banda de goma 25 A

Sorbothane 40 OO

Sorbothane 0 A

Pegamento de bicicleta 15-30 OO

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Goma de mascar 20 OO

[es.wikipedia.org]

DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

Partes del durómetro utilizado en la práctica:

En esta práctica mediremos las durezas de: Acero 705, Acero DF2, Acero de

Transmisión y Acero de Construcción.

Las mediciones de durezas serán realizadas por medio de una prueba de indentación,

con un durómetro Rockwell con un indentador cónico de diamante, y se utilizara la

escala Rockwell B. Los materiales en los que se van a realizar las mediciones deben

tener 2 caras paralelas y estar pulidas.

Primero se colocara el material en el soporte del durómetro y luego se le debe ajustar y

se le debe realizar una precarga hasta q el indicador señale la palabra “set”, después de

le debe encerar el tambor de lectura, después se le debe realizar una carga de 100 [kgf],

y por último se da la lectura en Rockwell B. Se deben realizar mínimo 4 mediciones de

cada material siguiendo el procedimiento anteriormente descrito.

DATOS OBTEIDOS

10

Dial

Base

Soporte

Tornillo de Ajuste

Tambor de Lectura

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Acero de

Construcción

Acero de

TransmisiónAcero 705 Acero DF2

M1 (H#B) 64 94 98 92

M2 (H#B) 70 88 91 82

M3 (H#B) 60 86 98 89

M4 (H#B) 70 78 97 96

M5 (H#B) ______ 88 ______ 94

M6 (H#B) ______ ______ ______ 98

DATOS CALCULADOS

Materiales ƩMi PROMEDIO ERROR

PROBABLE

ESCALA

BRINELL

Acero de

Construcción

264 66 ± 4 115

Acero de

Transmisión

434 86,8 ± 1,74 165

Acero 705 384 96 ± 2,5 210

Acero DF2 551 91.83 ± 1,58 185

ANALISIS DE DATOS

Los datos obtenidos en las mediciones de cada material son muy parecidos entre si y al

valor promedio, por lo que se puede decir que los valores obtenidos son casi valores

reales.

La interpretación del error más probable, es que los valores medidos pueden tener un

error mínimo comparado con el valor real.

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CONCLUSIONES

En base a los datos obtenidos y calculados el acero 705 es el material que posee mayor

dureza.

En base a los datos obtenidos y calculados el acero de construcción es el material que

posee menor dureza.

El durómetro Rockwell se utiliza para realizar la prueba de indentación a materiales

como metales, más no materiales con una dureza demasiada baja.

RECOMENDACIONES

Para realizar la prueba de indentación de un mismo material, no se debe realizar en el

mismo sitio donde se lo ha hecho con anterioridad.

Seleccionar una escala adecuada para la medición de la dureza de los materiales.

Al realizar la lectura del durómetro, se debe observar la medida lo mas perpendicular

posible al tambor de lectura.

BIBLIOGRAFIA

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/cristalizacion/

contenido1.htm

http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/ESTRUCTURAS.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza

http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Knoop

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickers

http://es.wikipedia.org/wiki/Escalas_de_dureza#Escala_de_Mohs

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Shore

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