Ensayo de Dureza - Pruebas mecánicas sobre los materiales Acero,Bronce y Aluminio para los métodos Brinell , Rockwell y Vickers en el laboratorio

gerardoalfred (51)in #stem-espanol • 7 years ago

Hoy les hablare sobre mi investigación y práctica en el laboratorio de la universidad UNEXPO de la dureza superficial de los materiales,Métodos de ensayos como Brinell,Rockwell y Vickers.

El propósito de la presente investigación tiene como objetivo principal demostrar por medio de varios experimentos la dureza de algunos materiales así como también su resistencia a las fuerzas aplicadas. Como primordial, se verificarán las bases teóricas de todos estos procesos, es decir, de la dureza y de los diferentes comportamientos que poseen los materiales al momento de aplicarles algunas fuerzas externa, se tendrá una explicación o estudio de cada uno de los resultados obtenidos, explicando lo mejor posible el porqué de dichos datos obtenidos

Dureza

Es la Capacidad que Tienen los materiales a resistirse a ser penetrado, rayado o deformarse por otro más duro. El cual es medido por los métodos mencionados

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Métodos de ensayos elásticos principales

Ensayo Brinell

Este Ensayo consta generalmente de una prensa vertical, diseñada para aplicar una carga sobre el material por medio de un penetrador de punta esférica. El procedimiento más común es hecho con un penetrador con una esfera de 10 mm de diámetro conjuntamente con una carga de 3000 kg para metales ferrosos y 500kg para metales no ferrosos. Para metales con un nivel de dureza mucho más altos se utiliza un penetrador esférico de carburo de tungsteno para minimizar el riesgo a que el penetrador se deforme.

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Ecuación

P=Carga aplicada (Kg)
D=Diámetro esfera (mm)
D=Diámetro de la huella (mm)

Ensayo Vickers

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°.Se emplea para láminas delgadas hasta 0,15 mm (0.006 milésimas de pulgada.) y no se lee directamente en la máquina. Para determinar el número de dureza se aplica la siguiente fórmula:

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Ensayo Rockwell

es un ensayo rápido y fácil de realizar pero menos preciso que los anteriores, en el que la dureza se obtiene en función de la profundidad de la huella y no de la superficie como en el Brinell y el Vickers. El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, básicamente para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos un esfuerzo que varía desde 60 a 150 kgf a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. 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 (Rockwell A, B y C por ejemplo) que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación

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Durometro marca WOLPER , donde se realizó los diferentes cálculos

Foto tomada del laboratorio

Procedimientos

Condición de las probetas:

a) Se tomaron las tres muestras o probetas (Acero blando, Bronce y Aluminio, adicional a estas 3 probetas se agrego el acero duro o templado como para arrojar resultados), nota; estas muestras deben estar planas y paralelas por ambos lados, pulidas y libres de irregularidades.

b) la superficie de la probeta sobre la cual se va a aplicar la carga debe estar limada, esmerilada o pulida con un material abrasivo, de tal manera que las orillas de la huella estén claramente definidas para permitir la medición del diámetro con la exactitud especificada.

c) Una vez marcada la muestra se procede a colocarla en el durómetro y se le da vueltas al volante de ajuste de altura de manera que las líneas antes marcadas de la devastación se pudieran observar lo más nítidamente posible en la pantalla del microscopio.

• Procedimiento para el ensayo Brinell:

a) Se tomó un indentador de punta esférica o acero endurecido y se colocó en el porta indentador el cual se encuentra en el durómetro (equipo).

b) Luego se procedió a seleccionar la carga, para el acero carbono 1035 una carga de 187,5kgf, para el Bronce una carga de 62,5kgf y para el aluminio una carga de 31,25kgf.

c) Luego se aplicó la carga sobre la superficie. 15seg para materiales ferrosos y 10seg para materiales no ferrosos. Es decir al acero se le aplico durante 15seg, mientras que al bronce y el aluminio 10seg.

d) La huella dejada por el indentador se va a proyectar en la pantalla como un círculo o en su defecto en forma de media luna.

e) Se procedió a medir con la regla del durómetro (la cual posee una apreciación de una décima de milímetro) el diámetro de la parte más ancha tanto vertical como horizontal.

f) Dichas medidas junto con el tiempo que tardo realizarse la huella serán el primer dato.

g) Se repite el mismo procedimiento 2 veces mas con cada una de las muestras, siempre teniendo en cuenta que el espacio entre huella y el borde de la probeta debe ser dos veces su diámetro.

h) Una vez obtenidos los 3 datos, cada una con dos mediciones, se procedió a sacar el promedio de estas y el resultado obtenido será el diámetro promedio de la huella.

i) Dicho promedio se buscará en la tabla de Brinell para así obtener la dureza.

• Procedimiento para ensayo Vickers:

a) Se utilizo un indentador de punta de diamante y se coloco en el porta indentador el cual se encuentra en el durómetro (equipo).

b) Luego se procedió a seleccionar la carga. para los tres tipos de muestras la carga será de 30kgf.

c) La huella dejada por el indentador se va a proyectar en la pantalla como un cuadrado o rectángulo o forma abarrilada.

d) 8. Se procedió a medir estas huellas por ambas diagonales.

e) Una vez obtenidos los 3 datos, cada una con dos mediciones, se procedió a sacar el promedio de estas y el resultado obtenido será el promedio de la diagonal de la huella.

f) Dicho promedio se buscará en la tabla de Vickers para así obtener la dureza.

• Procedimiento para el ensayo Rockwell

a) Se tomó un indentador de punta de diamante cónico solo para la muestras de acero duro, y el indentador de punta esférica para el bronce y el acero blando. Se colocó en el porta indentador el cual se encuentra en el durómetro (equipo)

b) En el durómetro se colocó una precarga de 10kgF.

c) Luego se procedió a aplicar la carga de la siguiente manera: para el acero duro se aplicó un Rockwell C es decir 150kgF, para el Bronce y el acero blando un Rockwell B es decir de 100kgF

d) Dicha carga se aplicó durante 10seg en todas las pruebas, y se repitió 3 veces en cada una de las muestras.

e) En cada una de las medidas el durómetro dio un resultado en su escala, esa será la dureza del material

f) Se sacó un promedio de las escalas y con eso se obtiene la dureza por cada uno de las muestras.

Resultados obtenidos

Comparación de durezas de los diferentes tipos de ensayos

Mi opinión sobre los datos obtenidos se pudo apreciar, que a mayor dureza las unidades de cada método aumentaban dejando claro que el orden de dureza de las probetas fueron la siguiente Acero > Bronce >Aluminio. Sumado a esto se pudo apreciar los distintos tipos de huellas que a pesar de que los indentadores eran de forma definida como en el ensayo vickers las huellas se tornaban un poco distintas en ocasiones Abarriladas producida por el rebordeado o en forma de almohadilla por hundimiento.

Durante la aplicación de las cargas a las probetas más duras como lo fue el Acero se veían marcas mucho más superficiales en comparación a las de Bronce o Aluminio viendo también una variación de unidades de dureza muy por encima a las otras dos últimas mencionadas, es decir, que a mayor dureza, menor es la huella y mayor son las unidades de dureza.

Recomendaciones como estudiante de ingeniería

1- Procurar lijar cada probeta antes de cada aplicación de carga para mayor precisión a la hora de tomar las medidas , ya sea diagonales en vickers o Diámetros en brinell.
2- Tener distintos puntos de vista o de apreciación para el momento en que se daban tomar las medidas.
3- Mantener los Instrumentos en buen estado y en continuo mantenimiento, es decir, calibrado en el caso del Durómetro para la aplicación de Carga necesaria.