dureza materiales

8/3/2019 dureza materiales

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MECNICA DE SLIDOS

(PRCTICAS DE RESISTENCIA DE MATERIALES EN EL SENA)

Ingeniero Metalrgico:

UNIVERSIDAD SAN BUENAVENTURA

INGENIERA MECATRNICA

SENA

BOGOTA II SEMESTRE DEL 2002

Introduccin

El ensayo de dureza es, juntamente con el de traccin (Para mayor informacin sobre ensayos a traccin, laencontrara en el marco terico), uno de los ms empleados en la seleccin y control de calidad de los metales.Intrnsecamente la dureza es una condicin de la superficie del material y no representa ninguna propiedadfundamental de la materia. Se evala convencionalmente por tres procedimientos. El ms usado en metales esla resistencia a la penetracin de una herramienta de determinada geometra.

El ensayo de dureza es simple, de alto rendimiento ya que no destruye la muestra y particularmente til paraevaluar propiedades de los diferentes componentes micro estructurales del material.

Los mtodos existentes para la medicin de la dureza se distinguen bsicamente por la forma de laherramienta empleada (penetrador), por las condiciones de aplicacin de la carga y por la propia forma decalcular (definir) la dureza. La eleccin del mtodo para determinar la dureza depende de factores tales comotipo, dimensiones de la muestra y espesor de la misma.

1. Dureza Brinell

En el ensayo de dureza Brinell una bola penetradora de cierto dimetro D, es presionada a la superficie de lapieza de prueba, usando una presin preestipulada F, y el dimetro de la penetracin en el material (d) esmedida despus que la fuerza ha sido removida. El tiempo de la aplicacin inicial de la fuerza varia de 2 a 8segundos, y el ensayo de fuerza es mantenido por 10 a 15 segundos

El nmero de la dureza Brinell se obtiene de dividir la fuerza del Test por el rea del casquete esfrico

grabado por el penetrador y el dimetro de la huella impresa en la pieza de prueba. Hay una mayor ampliacinen este mtodo en la pgina 6 del marco terico.

2. Dureza Vickers

Este mtodo es muy difundido ya que permite medir dureza en prcticamente todos los materiales metlicosindependientemente del estado en que se encuentren y de su espesor.

El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirmide de base cuadrada. Tal penetradores aplicado perpendicularmente a la superficie cuya dureza se desea medir, bajo la accin de una carga P. Esta

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carga es mantenida durante un cierto tiempo, despus del cual es retirada y medida las diagonales del rombode la impresin que qued sobre la superficie de la muestra. Con este valor y utilizando tablas apropiadas sepuede obtener la dureza Vickers, que es caracterizada por HVy definida como la relacin entre la cargaaplicada (expresada en Kgf) y el rea de la superficie lateral de la impresin. Hay una mayor ampliacin eneste mtodo en la pgina 10 del marco terico.

3. Dureza Rockwell

La medicin de dureza por el mtodo Rockwell gan amplia aceptacin en razn de la facilidad de realizaciny el pequeo tamao de la impresin producida durante el ensayo.

El mtodo se basa en la medicin de la profundidad de penetracin de una determinada herramienta bajo laaccin de una carga prefijada.

El nmero de dureza Rockwell (HR) se mide en unidades convencionales y es igual al tamao de lapenetracin sobre cargas determinadas. El mtodo puede utilizar diferentes penetradores siendo stos esferasde acero templado de diferentes dimetros o conos de diamante. Una determinada combinacin constituye una"escala de medicin", caracterizada como A,B,C, etc. y siendo la dureza un nmero arbitrario ser necesarioindicar en que escala fue obtenida (HRA, HRB, HRC, etc.).

(El proceso de medicin con penetrador de diamante es utilizado para materiales duros, como por ejemplo lostemplados)

La carga total P es aplicada sobre el penetrador en dos etapas: una previa P0 y una posterior P1 tal que:

P = P0 + P1

Inicialmente el cono penetra en la superficie una cantidad h0 sobre la accin de la carga P0 que se mantendrhasta el fin del ensayo. Esta penetracin inicial permite eliminar la influencia de las condiciones superficiales.

A continuacin se aplica la carga P1 y la penetracin se acenta. Finalmente la carga PF es retirada y laprofundidad h restante (solamente acta P0) determina el nmero de dureza HR. La escala de losinstrumentos de lectura empleados en las mquinas est invertida para permitir una lectura directa.

En los certificados de calidad es comn utilizar la escala HRB donde el cono de diamante es reemplazado poruna esfera de 1/16" y la carga P1 vale 100 Kgf.

En casos de materiales muy finos donde la carga de 100 Kgf es muy elevada, pudiendo inclusive perforar lamuestra, es utilizada la escala Vickers con una carga de 10 Kgf y luego efectuada la transformacin a laescala HRB utilizando tablas de conversin adecuadas. Hay una mayor ampliacin en este mtodo en la

pgina 7 del marco terico.

Para esta prctica efectuada en el SENA, adems de las pruebas de traccin y dureza, tambin hicimosensayos de impacto y compresin. Los materiales usados en los ensayos fueron metales como Acero,Aluminio y Latn. Las descripciones pertinentes tericas de las pruebas efectuadas en la prctica se puedenencontrar en el marco terico, y en el desarrollo de la prctica se dan a conocer los parmetros en los cualesestas pruebas fueron efectuadas.

OBJETIVOS

Comprobar prcticamente los teoremas y aplicaciones estudiadas tericamente en clases.Aprender a manejar la instrumentacin para realizar los ensayos mencionados.

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Observar el comportamiento bajo las distintas circunstancias de carga aplicadas.Determinar los tipos de materiales empleados en los diferentes ensayos de la prctica.Conocer los tipos de probetas normalizadas para estos tipos de ensayos.

MARCO TERICO

ENSAYO DE DUREZA BRINELL (HB)

Es un ensayo mecnico propuesto por el sueco J.A. Brinell en 1900. Es el ensayo de dureza msordinario. Consiste en una prensa hidrulica de operacin manual diseada para imprimir unindentador sobre la superficie de la probeta analizada; la presin se mide por un manmetro y se aplicapor medio de una bomba de aceite, la pieza de ensayo se coloca en soporte que puede subir o bajarmediante un tornillo.

Se fuerza un indentador de baln de acero templado o de carburo de tungsteno de un dimetro adecuado a ladureza del material contra la probeta, con una fuerza adecuada igualmente a la dureza del material. El tiempode aplicacin de la fuerza varia entre 1030 seg. Dependiendo de la aleacin examinada; despus se quita lacarga y se mide el dimetro de la impresin en la probeta con un microscopio o lente especial con unrastreador lser para lectura automtica.

El valor as obtenido, aplicado a la formula Brinell o con el uso del grado de dureza. El nmero de durezaBrinell se define como la fuerza aplicada dividida por la superficie de contacto entre el indentador y la probetadespus de haberse retirado el indentador.

Para hallar el grado de dureza brinell, se emplea la siguiente formula:

HB = F / ACE

En donde:

HB : Grado de dureza BrinellF : Fuerza aplicada al material en el ensayoACE : rea del casquete esfrico

ACE = (/2) D (D(D2 d2))

En donde:

D : Dimetro de la bola de acero

d : Dimetro de la huella

Por lo que la frmula completa para la dureza Brinell queda:

HB = F / [(/2) D (D(D2 d2))]

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Figura 1

Arriba: Huella dejada en el material de pruebaen un ensayo Brinell

Derecha: Tipos de puntas normalizadas paraensayos Brinell

Figura 2

En el apndice encontrara la tabla de grados de dureza Brinell

ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL (HR)

Se aplica a materiales ms duros que la escala Brinell. En este ensayo se usan penetradores de carburo detungsteno como bolas de 1/16 de pulgada, 1/8, y de pulgada, este ultimo para materiales ms blandos yen cono de diamante cuyo ngulo en la base es de 120.

En el test Rockwell el penetrador es forzado contra el material con una fuerza preliminar menor llamada F0(Figura 4A) usualmente de 10Kpondios. Cuando el equilibrio ha sido alcanzado, un dispositivo indicador, quesigue los movimientos del penetrador y tambin responde a los cambios en la profundidad de la penetracindel indentador, esta establecido a una posicin establecida. Cuando la carga menor preliminar es todavaaplicada, una carga mayor es aplicada resultando en un incremento en la penetracin (Fig. 4B) Cuando elequilibrio es de nuevo alcanzado, la fuerza adicional se quita, pero la fuerza preliminar es todava mantenida.

El removimiento de la fuerza adicional mayor crea un recubrimiento parcial, que reduce la profundidad de lapenetracin (Fig. 4C). El incremento permanente en la penetracin resulta de la aplicacin y removimiento dela fuerza mayor adicional usada para calcular el grado de dureza Rockwell:

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HR = E e

Figura 3

De donde de la figura y ecuacin anterior:

F0 : Fuerza menor preliminarF1 : Fuerza mayor adicionalF: Fuerza totale : Incremento permanente en la profundidad de la penetracin debido a la mayor fuerza F1, medidaen unidades de 0.002 mm

E: Una variable dependiente de la forma del indentador: 100 unidades para el indentador dediamante, 130 unidades para la bola de acero

HR : Numero de dureza RockwellD : Diametro de la bola de acero

Aplicacin tpica de las escalas de dureza Rockwell

HRA. . . . Los carburos consolidados, acero delgado y en rara ocasin acero endurecido

HRB. . . . Las aleaciones cobrizas, los aceros suaves, aleaciones de aluminio, hierros maleables, etc, HRC. . . .Acero, hierro colado duro, casos de acero endurecido y otros materiales ms duro que 100 HRB HRD. . . .Acero delgado, acero endurecido medio y hierro maleable perltico HRE. . . . Hierro colado, aluminio yaleaciones de magnesio , metales productivos HRF. . . . Aleaciones cobrizas templadas, Suaves laminasdelgadas Metalicas HRG. . . . BronceFsforo, berilio cobrizo, hierro maleable HRH. . . . Aluminio, cinc, lapriman, HRK. . . . } HRL. . . . } HRM. . . .}. . . . Los metales productivos suaves, plsticos y otros materialesmuy suaves HRP. . . . } HRR. . . . } HRS. . . . } HRV. . . . }

Ver la tabla de dureza Rockwell en el apndice Pg. 28

Las ventajas del mtodo de dureza Rockwell incluyela lectura del nmero de dureza Rockwell directo y elrpido tiempo en el ensayo. Las desventajas incluyenmuchas escalas arbitrarias no relacionadas y losposibles efectos de el yunque de apoyo de espcimen(trate poniendo un cigarrillo debajo de un bloque deuna probeta y note el efecto en la lectura de dureza!

El mtodo Brinell y Vikers nos sufren de este efecto).

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Figura 5: Durmetro universal

Figura 4: Huella en material sometido a. ensayoRockwell

ENSAYO DE DUREZA VICKERS

Llamado el ensayo universal. Sus cargas van de 5 a 125 kilogramos (de cinco en cinco). Su penetrador es unapirmide de diamante con un ngulo base de 136. Se emplea Vickers para laminas tan delgadas como 0.006pulgadas y no se lee directamente en la maquina. Para determinar el nmero de dureza se aplica la siguienteformula:

En la anterior operacin se explica el porqu de la constante 1.854, y en donde:

HV : Dureza Vikers d : es el dimetro promedio del rombo generado por la penetracin en el material:

dPROM = (d1 +d2)/2

En donde:

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dPROM : el dimetro promediod1 y d2 : don las diagonales del rombo impreso en el material de prueba

Este ensayo constituye una mejora al ensayo de Brinell, se presiona el indentador contra una probeta, bajocargas ms livianas que las utilizadas que en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresincuadrada y se halla el promedio para aplicar la formula antes mencionada.

Figura 6: Boceto de la prueba Vikers Figura 7: Puntas de diamante para Vikers

ENSAYOS DE TRACCION.

Para este tipo de ensayo, los trminos ensayo de tensin y ensayo de comprensin se usan normalmente a lahora de hablar de ensayos en los cuales una probeta preparada es sometida a una carga monoaxialgradualmente creciente (esttica) hasta que ocurre la falla. En un ensayo de tensin simple, la operacin serealiza sujetando los extremos opuestos de la pieza de material y separndolos. En un ensayo de comprensin,se logra sometiendo una pieza de material a una carga en los extremos que produce una accin aplastante. Enun ensayo de tensin, la probeta se alarga en una direccin paralela a la carga aplicada; en un ensayo decomprensin, la pieza se acorta. Los ensayos estticos de tensin y de comprensin son los ms realizados,adems de ser los ms simples de todos los ensayos mecnicos. Estos ensayos implican la normalizacin de

las probetas con respecto a tamao, forma y mtodo de preparacin y la de los procedimientos de ensayo.

Figura 8: Maquina hidrulica universal paraensayos a traccin y compresin

El ensayo de tensin es el apropiado para uso general en elcaso de la mayora de los metales y aleaciones no ferrosos,fundidos, laminados o forjados; para los materiales

quebradizos (mortero, concreto, ladrillo, cermica, etc)cuya resistencia a la tensin es baja, en comparacin con laresistencia a la comprensin, el ensayo de comprensin esms significativo y de mayor aplicacin.

ENSAYOS DINAMICOS DE IMPACTO

Una carga de impacto que produzca esfuerzo, depende de la cantidad de energa utilizada en causardeformacin; al tratar los problemas que involucran las cargas de impacto, la manera predominante en que lacarga haya de resistirse obviamente determina el tipo de informacin que se necesita. La meta es proveermargen para la absorcin de tanta energa como sea posible a travs de accin elstica y luego confiar enalguna clase de contencin para disiparla.

En la mayora de los ensayos para determinar las caractersticas de absorcin energtica de los materiales bajocargas de impacto, el objeto es utilizar la energa del golpeo para causar la ruptura de la probeta.

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La propiedad de un material en relacin con el trabajo requerido para causar la ruptura ha sido designadacomo tenacidad; esta depende fundamentalmente de la resistencia y la ductilidad y parece ser independientedel tipo de carga. No todos los materiales responden de la misma manera a las variaciones de velocidad de laaplicacin de la carga; algunos materiales muestran lo que se denomina "sensitividad a la velocidad" en ungrado mucho ms alto que otros. Ejemplos notorios son el del vidrio ordinario, el cual es perforado con unagujero muy limpio por una bala de alta velocidad, pero se estrella bajo carga concentrada y lenta.

Adems del efecto de la velocidad, la forma de una pieza puede mostrar un marcado efecto sobre su capacidad

para resistir las cargas de impacto; a temperaturas ordinarias una barra simple de metal dctil no se fracturarbajo una carga de impacto en flexin. Para poder inducir la ocurrencia de la fractura con un solo golpe, lasprobetas de un material dctil se ranuran.

El ensayo de impacto ideal seria uno en el cual toda la energa de un golpe se transmitiera a la probeta. Enrealidad este ideal nunca se alcanza; siempre se pierde alguna energa por friccin, por deformacin de losapoyos y la masa de golpeo, y por vibracin de varias partes de la mquina de ensaye. Al realizar un ensayode impacto, la carga puede aplicarse en flexin, tensin, comprensin o torsin, siendo la carga flexionante lams comn.

Quizs los ensayos de impacto ms comnmente usados para los aceros sean los de Charpy e Izod (en este

marco terico solo se descrita el Charpy, ya que este fue el usado en el ensayo de impacto de esta practica),ambos de los cuales emplean el principio del pndulo. Ordinariamente estos ensayos se hacen sobre pequeasprobetas ranuradas quebradas en flexin; en el ensayo de Charpy, la probeta es apoyada como una vigasimple, y en el de Izod se le apoya como un voladizo; los procedimientos para estos ensayos han sidonormalizados, y la especificacin formal de los lmites de la resistencia al impacto ha sido hecha en el caso delos materiales para un nmero de productos tales como partes de motores de avin, engranes de transmisin,partes para orugas de tractores, aletas para turbinas, Muchos tipos de forjados y tubo y placa de acero paraservicio a baja temperatura.

Aspectos generales de las mquinas de impacto. El efecto de un golpe depende tanto de la masa de laspartes que reciben el golpe como de la energa y masa del cuerpo golpeante. Los objetos que requierennormalizacin son la base, el yunque, los apoyos para probetas, la probeta, la masa percutiente y su velocidad.Los aspectos principales de una mquina de impacto, pendular y de un solo impacto, son:

Una masa mvil cuya energa cintica es suficiente para causar la ruptura de la probeta colocada en sucamino.

Un yunque y un apoyo sobre el cual se coloca la probeta para recibir el impacto,

Un medio para medir la energa residual de la masa mvil despus de que la probeta ha sido rota.

La energa cintica es determinada y controlada por la masa del pndulo y la altura de la cada libre.

El ensayo de Charpy para metales y plsticos. La mquina del tipo Charpy es adquirible en una variedad detamaos. Un diseo comn de maquina se muestra en la siguiente figura:

La siguiente descripcin del ensayo se basa en losrequerimientos de la ASTM E 23; el pndulo consiste enuna barra ligera y rgida, situndose un pesado disco en elextremo; el pndulo esta suspendido de una flecha corta quegira en rodamientos de balines y se balancea hasta la mitadde la distancia entre dos postes verticales, cerca de cuyabase estn los soportes o yunques de las probetas. El

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Figura 9: Pndulo industrial Charpy de lacompaa Ibertest, Espaa

percutor esta ligeramente redondeado y debe alinearse demodo tal que establezca contacto con la probeta contra superalte total en el instante del impacto.

La probeta estndar para ensayos de flexin es una pieza de 10x10x50 mm. ranurada; otros tamaos se usanen casos especiales; en muchas especificaciones comerciales se requiere una ranura en forma de ojo decerradura o de U. La probeta la cual se carga como una viga simple, se coloca horizontalmente entre los dosyunques, de modo que el percutor golpee el lado opuesto de la ranura a la mitad del claro. El pndulo eselevado hasta su posicin ms alta y sostenido por un tope ajustado para dar una altura de cada constante paratodos los ensayos; luego se le suelta y fracturar la probeta. En su movimiento ascendente el pndulo lleva elindicador de friccin sobre una escala semicircular graduada en grados por lo general; La energa requeridapara fracturar la probeta es una funcin del ngulo de elevacin.

PROBETAS

Estas son las piezas que van a ser sometidas a fuerzas, impactos o torsiones, en los diferentes ensayospertinentes a la resistencia de materiales. Aunque ciertos requerimientos fundamentales pueden establecerse yciertas formas de probeta se acostumbran usar para tipos particulares de ensayos, las probetas para ensayos detensin se hacen en una variedad de formas. La seccin transversal de la probeta es redonda, cuadrada orectangular. Para los metales, si una pieza de suficiente grueso puede obtenerse de tal manera que pueda serfcilmente maquinada, se usa comnmente una probeta redonda; para lminas y placas en almacenamiento seemplea una probeta plana. La porcin central del tramo es usualmente (no siempre), de seccin menor que losextremos para provocar que la falla ocurra en una seccin donde los esfuerzos no resulten afectados por losdispositivos de sujecin. La nomenclatura tpica para las probetas de tensin se puede ver en el siguientedibujo; el tramo de calibracin es el tramo marcado sobre el cual se toman las mediciones de alargamiento oextensmetro.

Probeta cilndrica:

a: seccin reducida b: tramo de

calibracin r: radio del filete o

bisel

Probeta rectangular:

ao: ancho de la probeta bo:

espesor de la probeta

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Figura 10

DESARROLLO DE LA PRCTICA

ENSAYO DE DUREZA

Material: Aluminio

Mtodos:

BrinellVikersRockwell

MTODO BRINELL

1.1.1 DESCRIPCIN

Tipo de penetrador: Esfera de acero de 2.5mm. de dimetro para el aluminio.Cantidad de carga aplicada: 30 KiloPondios. (Kp.)Tiempo de ensayo: 30 segundos

Para hallar el grado de dureza brinell, se emplea la siguiente formula:

HB = P / ACE

En donde:

HB: Grado de dureza BrinellP : Fuerza aplicada al material en el ensayoACE: Superficie del rea de penetracin

ACE = (/2) D (D (D2 d2))

En donde:

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D : Dimetro de la bola de acero

d : Dimetro de la huella

Por lo que la frmula completa para la dureza Brinell queda:

HB = F/[(/2) D (D (D2 d2))]

Pasos en la aplicacin de la fuerza en la prueba:Una precarga en el material de 10Kp., para evitar reacciones indeseadas en la pruebaAplicacin de la carga total. (30Kp)DescargaResultados:

El dimetro de la huella resultante en el material de prueba fue:

d = 0.72mm.

Y finalmente el grado de dureza Brinell es:

HB = 30Kp. / [(/2) 2.5mm. (2.5mm. (2.5mm.2 0.72mm.2))]

HB = 72.12HBS 2.5/30/30

MTODO VIKERS

1.2.1 Descripcin:

Tipo de penetrador: Prisma de diamante.Cantidad de carga aplicada: 30 Kilopondios.Tiempo de ensayo: 30 segundos

Para hallar el grado de dureza Vikers, se emplea la siguiente formula:

HV = 1.854 P / dPROM

En donde:

HV: Grado de dureza Vikers

F: Fuerza aplicada al material en el ensayo

dPROM: El dimetro medio del rombo impreso por el prisma en el material

El dimetro medio del rombo impreso por el prisma en el material es igual a:

dPROM = (d1 +d2)/2

En donde:

dPROM : el dimetro promediod1 y d2 : don las diagonales del rombo impreso en el material de prueba

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Pasos en la aplicacin de la fuerza en la prueba:Una precarga en el material de 10Kp., para evitar reacciones indeseadas en la pruebaAplicacin de la carga total. (30Kp.)DescargaResultados:

Los dimetros resultantes fueron de:

d1 = 0.80mm.

d2 = 0.825mm.

Por lo que el dimetro medio fue:

dPROM = (0.80 +0.825)mm./2

dPROM = 0.8125mm.

Con este resultado se obtiene la dureza Vikers:

HV = 1.854 30Kp / (0.8125mm.)2

HV = 84.25

METODO ROCKWELL C

Segn los grados de dureza tanto Brinell como Vikers obtenidos en esta prctica, no es posible hacer elensayo de dureza Rockwell C. Adems, los ensayos Rockwell C son para metales bastante duros como lo sonciertos aceros.

RESULTADOS FINALES:

El ensayo Rockwell C, no es posible hacerse para este material, primero porque su dureza no alcanza el nivelmnimo de esta, y lo otro es el tipo de material, ya que ese margen de dureza no contempla el aluminio.

El aluminio utilizado en esta prueba, es un aluminio de alta dureza (entre los aluminios), ya que los aluminioscon durezas Brinelll encontrados con una dureza cercana fueron el tipo ASTM B211 tratado trmicamente,que tiene una dureza Brinell de 105; el otro aluminio de dureza cercana fue el tipo ASTM B221 estirado enfro. Por lo cual el aluminio de la prueba no fue reconocido

Ensayo de traccin

2.1 Descripcin:

Material: Latn

Cantidad de carga aplicada: 60 KiloNewton.

% Datos de inters:

Modulo de YoungEsfuerzo mximo de traccin (resistencia mxima a tensin)

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Esfuerzo de rotura.

Resultados:

Modulo de Young: 124GPa.

Resistencia ltima: 560.87MPa

Esfuerzo de rotura: 560.87MPa

GRFICA # 1

Se determino que el latn utilizado en la prueba posiblemente fue el Latn Rojo de [85% Cobre (Cu), 15%Cinc (Zn)] laminado en frio.

Ensayo de compresin

Material: Acero

Dureza en grados Brinell del material:

3.1.1 Descripcin:

Tipo de penetrador: Esfera de acero de 2.5mm. de dimetro para el acero cargado con 187.5Kp.Cantidad de carga aplicada: 187.5 Kp.Tiempo de ensayo: 8 segundos

Resultados:

El dimetro del hoyo resultante en el material de prueba fue:

d = 0.86mm.

Y finalmente el grado de dureza Brinell es:

HB = 187.5Kp / [(/2) 2.5mm. (2.5mm. (2.5mm.2 0.86mm.2))]

HB = 312.94HBS 2.5/187.5/8

Prueba de compresin

3.2.1 Descripcin:

Cantidad de carga aplicada: 300 KiloNewton.

% Datos de inters:

Modulo de YoungEsfuerzo mximo de traccin (resistencia mxima a compresin)Esfuerzo de rotura.

Resultados:

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Modulo de Young: 42.8GPa.Resistencia ultima: DesconocidaEsfuerzo de rotura. Desconocida

GRFICA # 2

RESULTADOS FINALES:

El acero utilizado en la prueba, por el grado de dureza Brinell, y la alta resistencia que mostr en la prueba,seguramente ser un Acero Grado 1209002, templado en aceite.

Ensayo de ImpactoDESCRIPCIN:

Material: AceroMazo de 30KgAltura inicial 1.54m.

Pasos en la preparacin de la prueba:

Se fija la probeta en lo mas centrado posible en la base del pndulo Charpa, justo por donde va a pasar elmazo cuando sea liberado, la talla en V debe quedar al lado opuesto por donde va a ser impactada laprobeta por el mazo.

Anotar todos los valores iniciales pertinentes, como el radio del brazo y el ngulo inicial, para determinarla energa potencial.

Se libera el pndulo y se toma la medida del ngulo registrada por la aguja del pndulo, para saber hastaque altura llego el pndulo despus del impacto, que tambin ser inversamente proporcional a la energaabsorbida por la probeta que tambin es mostrada por dicha aguja.

RESULTADOS:

La probeta no se rompi totalmente, por lo cual se sabe que no alcanzo a estar bien centrada.

El ngulo alcanzado por el pndulo fue de 124.

La energa absorbida por la probeta (EAP) fue de 5.7Kg.F m.

La energa potencial inicial del mazo era igual a:

Ep = mgh

En donde:

Ep : Energa potencial gravitacionalm : masag : Gravedadh : Altura

Ep = 30Kg 9.80665m./s.2 1.25m.

Ep = 453.22J.

Por lo que sabemos ahora que la sumatoria de energas debe siempre sumar este valor para que se pueda

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cumplir el teorema de la energa mecnica. (La energa se transforma y ser la misma en total)

EF = Ep

En donde:

EF: Energa final

EF = EAP + ER + EC

En donde:

ER: La energa potencial que logra el pndulo al alcanzar su altura mxima despus del impacto.

EC: Energa calrica.

De las anteriores energas mencionadas, se puede calcular la energa potencial resultante:

ER = mgh'

En donde:

h': es la altura alcanzada despus del impacto

La altura h', es igual a:

h' = R + R sen(90)

h' = 0.79m. + [0.79m. sen(124 90)]

h' = 1.23m.

Por lo que ahora se sabe que la energa potencial resultante fue:

ER = 30Kg 9.81m./s2. 1.23m

ER = 361.989J

Por lo que entonces, la energa calrica es igual a:

EC = EF ER EAP

EC = 453.22 361.959 5.7

EC = 85.561J

Segn esto, la energa que soporto la probeta fue:

EC + EAP = (85.561 + 5.7)J

EC + EAP = 91.261J

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Por lo que se deduce que el acero utilizado en la prueba fue un acero intermedio entre el Acero al carbono1040, que soporta alrededor de 180J y un acero de baja aleacin 8630, que soporta 55J. De esto se concluyeque el acero utilizado en la prctica es aceptable para dicho tipo de pruebas.

CONCLUSIONES

Los temas estudiados en clase, como las ecuaciones de esfuerzo, y deformacin, son plenamente usadoscuando se esta analizando y clasificando los estados a los cuales estuvo sometido un material en una prueba

de traccin.

La instrumentacin para ensayos de resistencia de materiales como los usados en la prctica son bastantesencillos en su operabilidad, desde que se sepan los parmetros de cada ensayo.

Para los aceros, se comprob en el comportamiento de estos, porqu es que son tan usados y difundidosdesde la industria pesada, y la mayora de industrias, ya que es un material con un buen grado de dureza ygran resistencia, tanto que Maquina hidrulica universal para ensayos a traccin y compresin no fuecapaz de hacer fallar la probeta de acero utilizada para compresin.

en la determinacin de los materiales que se emplearon, nos encontramos en grandes dificultades, ya que enlos libros que cuentan con apndices referentes a las propiedades fsicas de los materiales, estas tablas sonmuy incompletas, y en el ICONTEC, no es fcil conseguir la norma apropiada para estos, se consiguen confacilidad los estndares para las pruebas y las propiedades qumicas, pero no as las propiedades fsicas,

sino se sabe uno cual es la norma afn.

APENDICE

Escala de dureza Brinell

Escalas de dureza Rockwell

Escala Indentador

Carga menor

F0 en

KiloPondios

Carga Mayor

F1 en

Kilo Pondios

Carga total Fen Kilo Pondios

Valor de

E

A Cono de diamante 10 50 60 100

B 1/16" bola de acero 10 90 100 130

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C Cono de diamante 10 140 150 100

D Cono de diamante 10 90 100 100

E 1/8" bola de acero 10 90 100 130

F 1/16" bola de acero 10 50 60 130

G 1/16" bola de acero 10 140 150 130

H 1/8" bola de acero 10 50 60 130

K 1/8" bola de acero 10 140 150 130

L 1/4" bola de acero 10 50 60 130

M 1/4" bola de acero 10 90 100 130

P 1/4" bola de acero 10 140 150 130

R 1/2" bola de acero 10 50 60 130

S 1/2" bola de acero 10 90 100 130

V 1/2" bola de acero 10 140 150 130

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dureza materiales

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