República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del poder Popular Para la Educación Superior

Instituto Universitario de Tecnología del Estado Bolívar

Ciudad Bolívar – Edo Bolívar

Profesora: Bachiller:

Margot Torres Lunar Frederick

C.I.: 20.078.012

MTTO 4 - N

Ciudad Bolívar, Abril de 2011

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Índice

Pág.

Introducción 3Ensayo de durezaEnsayo de tracciónEnsayo de impactoEnsayo e fatigaNormas utilizadas en Venezuela sobre la realización de ensayos

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Ensayo de dureza

Es la resistencia de un material a ser marcado por otro. Se prefiere el uso de materiales duros cuando éstos deben resistir el roce con otros elementos. Es el caso de las herramientas de construcción (palas, carretillas, pisos, tolvas). El ensayo es realizado con inventadores en forma de esferas, pirámides o conos. Estos elementos se cargan contra el material y se procede a medir el tamaño de la huella que dejan. Es un ensayo fácil y no destructivo; puede realizarse en cualquier sitio, ya que existen durímetros fácilmente transportables. Una de las ventajas del ensayo de dureza es que los valores entregados pueden usarse para hacer una estimación de la resistencia a la tracción. La dureza superficial puede aumentarse añadiendo al material una capa de carbono, en un tratamiento térmico denominado cementación.

La clasificación y los métodos varían con cada material, dando origen a los números de dureza:

HBN (Hardness Brinell Number) HRA, HRB, HRC, ... (Hardness Rockwell series A, B, C, ...) HVN (Hardness Vickers Number)

Tipos de ensayo de dureza

Dureza Brinell : Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W. Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a tracción.

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.

Dureza Rockwell : Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella.

Rockwell superficial : Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.

Dureza Rosiwal : Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la resistencia a la abrasión medias en pruebas de laboratorio y tomando como base el corindón con un valor de 1000.

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Dureza Shore : Emplea un escleroscopio. Se deja caer un inventador en la superficie del material y se ve el rebote. Es dimensional, 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 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.

Dureza Webster : Emplea máquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas de difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell.

Propiedades mecánicas de ensayo de dureza

Otras propiedades mecánicas que pueden ser sumamente importante considerar es la dureza, la cual es una medida de la resistencia de un material a la deformación plástica localizada (por ejemplo, una pequeña abolladura o rayadura). Los primeros ensayos de dureza se basaban en el comportamiento de los minerales junto con una escala construida según la capacidad de un material para rayar a otro más blando. Un método cualitativo de ordenar de forma arbitraria la dureza es ampliamente conocido y se denomina escala de Mohs, la cual va desde 1 en el extremo blando para el talco hasta 10 para el diamante. A lo largo de los años se han ido desarrollando técnicas cuantitativas de dureza que se basan en un pequeño penetrador que es forzado sobre una superficie del material a ensayar en condiciones controladas de carga y velocidad de aplicación de la carga. En estos ensayos se mide la profundidad o tamaño de la huella resultante, lo cual se relaciona con un número de dureza; cuanto más blando es el material, mayor y más profunda es la huella, y menor es el número de dureza. Las durezas medidas tienen solamente un significado relativo (y no absoluto), y es necesario tener precaución al comparar durezas obtenidas por técnicas distintas. El ensayo de dureza mide la resistencia de la superficie de un material a la penetración de un objeto duro. Dureza es un término que no se define con precisión. Dependiendo del contexto, puede representar resistencia al rayado o penetración y una medida cualitativa de la resistencia del material. Se muestra un durómetro Rockwell. En general, en las mediciones de macro dureza, la carga aplicada es aproximadamente 2N. Se han inventado varios ensayos de dureza, pero las que se usan con más frecuencia son el ensayo de Rockwell y el de Brinell. En esos ensayos, se usan distintos penetradores,

Equipos para realizar ensayos de dureza

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GE Inspection Technologies ofrece una gama completa de durómetros portátiles para realizar ensayos de dureza in situ, de forma rápida y conveniente. Nuestra gama de equipos de ensayo de dureza comprende instrumentos portátiles y una gran cantidad de palpadores o dispositivos de impacto, que generan posibilidades para una amplia gamas de aplicaciones, para cada situación de prueba. Además, nuestro equipo de ensayo de dureza ofrece un complemento rápido y económico para el ensayo de dureza fijo en el proceso de producción moderno.

Existen tres métodos físicos de ensayo de dureza reconocidos en el campo: el método estático UCI (impedancia de contacto ultrasónico), el método de ensayo de dureza por rebote dinámico y el método TIV óptico (visualización a través del indentador). La decisión de utilizar un método específico depende del 

DynaPOCKETDurómetro por rebote portátil y pequeño que cumple con la norma ASTM A956: dimensiones pequeñas, liviano y sin cables.

DynaMICEl DynaMIC permite realizar ensayos de dureza in situ, de forma rápida y fácil, sobre grandes componentes granulados, forjaduras y materiales fundidos de todo tipo.

MIC 10El método UCI (ASTM A1038) permite realizar mediciones de dureza de forma fácil sobre materiales con tratamiento térmico: posicione el palpador, aplique la carga y lea el valor.

MIC 20El MIC 20 combina los métodos UCI y por rebote, y cubre la gama completa de aplicaciones, desde revestimientos finos de cobre hasta forjaduras grandes.

TIVEl método TIV hace posible "ver a través" del indentador de diamante por medio de ópticas especiales. La indentación de dureza se transfiere y evalúa de manera directa, automática y rápida.

Propiedades que se determina con el ensayo de dureza

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Ensayo BRINELL.

Indentador: Esfera de 10mm de acero o carburo de tungsteno.

Carga = P

Fórmula: HBN = 

Ensayo VICKERS

Indentador: Pirámide de diamante

Carga = P

Fórmula: HVN = 1,72 

Ensayo ROCKWELL A, C, D

Indentador: Cono de diamante (HRA, HRC, HRD)

Carga:

PA = 60 Kg PC = 150 KgPD = 100 Kg

Formula: HRA, HRC, HRD = 100 - 500t

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Ensayo ROCKWELL B, F, G, E

Indentador:

Esfera de acero f = 1/16 ‘’(HRB, HRF, HRG)

Esfera de acero f = 1/8 ‘’(HRE)

Carga:

PB = 100 KgPF = 60 KgPG = 150 KgPE = 100 Kg

Formula: HRB, HRF, HRG, HRE = 130 - 500t

Ensayo de tracción

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Este ensayo permite obtener información sobre la capacidad de un material para soportar la acción de cargas estáticas o de cargas que varían lentamente a temperaturas homologas inferiores a 0,5(parámetro dimensional que se define como el cociente entre las temperaturas de ensayo y de fusión). Como los componentes metálicos se proyectan en la mayoría de las ocasiones para trabajar en estas condiciones, probablemente este es el más popular entre los ensayos que permiten caracterizar el comportamiento mecánico de un material metálico El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada, con una longitud inicial Lo, que se ha amarrado entre las mordazas de una máquina, según el esquema que se muestra a continuación. Una de las mordazas de la máquina esta unida al cabezal móvil y se desplaza respecto a la otra con velocidad constante durante la realización del ensayo. Las máquinas de ensayo disponen de sistemas de medida, células de carga y extensómetros, que permiten registrar la fuerza aplicada y la deformación producida mientras las mordazas se están separando.

El ensayo destructivo más importante es el ensayo de tracción, en donde se coloca una probeta en una máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil. Un esquema de la máquina de ensayo de tracción se muestra en la Figura 7.

Propiedades mecánicas que determina el ensayo de tracción

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Módulo de elasticidad  o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior.

Coeficiente de Poisson , que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.

Límite de proporcionalidad : valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.

Límite de fluencia  o límite elástico aparente: valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.

Límite elástico  (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado.

Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta.

Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.

Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.

La Figura 8 muestra el gráfico obtenido en una máquina de ensayo de tracción para un acero.

Maquinas utilizadas para el ensayo de tracción

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 Las máquinas que se utilizan para llevar a cabo los ensayos de tracción disponen de un conjunto muy amplio de accesorios que permiten la aplicación de solicitaciones de diferente naturaleza y la realización de ensayos de muchos otros tipos como, por ejemplo, compresión, flexión, plegado, cortadura, etc. Por esta razón estos equipos se conocen con el nombre de máquinas universales de ensayo o dinamómetros universales. Si bien estas pruebas son fundamentales en ocasiones para seleccionar el material adecuado a cierta aplicación o como método de control de calidad, su empleo es mucho menos frecuente que el del ensayo de tracción.

Ensayo de impacto

Los ensayos de impacto se utilizan para la determinación del comportamiento de un material a velocidades de deformación más altas. Los Péndulos clásicos determinan la energía absorbida en el impacto por una probeta estandarizada, midiendo la altura de elevación del martillo del Péndulo tras el impacto. Generalmente se pueden aplicar varios métodos de ensayo:

Charpy  (ISO 179-1, ASTM D 6110) Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y 'unnotched cantilever beam

impact' (ASTM D 4812) Ensayo tracción por impacto (ISO 8256 und ASTM D 1822) Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN 53435)

Dentro de la norma ISO 10350-1 para valores característicos de punto único, el método de ensayo preferido es Charpy acorde a ISO 179-1, Para ello, el ensayo se realiza en probetas no entalladas con impacto en el canto (1eU). Si la probeta no se rompe en esta configuración, el ensayo se realizará con probetas entalladas, aunque en este caso, los resultados no son directamete comparables. De no producirse la rotura de la probeta, se empleará el método de tracción por impacto.

Dentro de las normas ASTM, el método Izod acorde a ASTM D 256 es el más corriente. En él se emplean siempre probetas entalladas. Un método de aplicación menos común es el "unnotched cantilever beam impact" descrito en la norma ASTM D 4812. Este método es parecido al procedimiento Izod, pero con probetas no entalladas. En el caso de que sólo se pueden producir probetas pequeñas, se puede proceder por el método "Chip-impact" acorde a ASTM D 4508. 

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Equipos utilizados

1. HIT - péndulos hasta 50 juliosZwick Roell es el líder europeo en la producción de máquinas y sistemas para el ensayo mecano-tecnológico de materiales. Con el desarrollo de los péndulos HIT ofrecemos a los productores y a los transformadores del plástico péndulos de alto estanding

2. Máquina de ensayos de impacto por caída HIT230FLa máquina de impacto por caída es ideal para la realización de ensayos de penetración multiaxiales en plásticos acorde a las normas ISO 6603-2, ASTM D 3763, ASTM D 3029 (procedimiento B) a temperatura ambiente y un espectro de temperaturas más amplio, así como para el dañado previo de placas de material compuesto de fibras

3. Cámaras de temperaturaLas cámaras de temperatura se emplean para rangos de temperatura entre -80 hasta +250°C

4. HTM máquinas de alta velocidad de 25 a 160 kNEl comportamiento de fractura de muchos materiales depende entre otros de la velocidad de la carga aplicada. Para el cálculo numérico de la resistencia a choques se necesitan los datos o bien leyes correspondientes. Con las máquinas de ensayo servohidráulicas de alta velocidad de la serie HTM de Zwick se pueden determinar valores caracterísitcos dependientes del coeficiente de extensión a lo largo de un amplio rango de velocidad

5. De plásticoLa cortadora se acciona mediante una palanca excéntrica y acoje hasta 4 dispositivos de corte. Incluido en el juego de accesorios estándar hay patrones de centrado para probetas redondas y anulares. Opcionalmente se pueden producir probetas rectangulares de hasta 160 x 30 mm y cuadrados de 75 x 75 mm

6. OtrosLa entalladura normalizada tiene una influencia decisiva sobre los resultados del ensayo de impacto. El Notch Vision mide de forma óptica y con rapidez tanto la entalladura como las dimensiones de la probeta para el ensayo Charpy acorde a ISO (entalladura en U y V), ASTM E 23 (Tipo A y C) y DIN 50115 (probetas KLST, DVM y DVMK).

Ensayo de fatiga

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Es el Método para determinar el comportamiento de los materiales bajo cargas fluctuantes. Se aplican a una probeta una carga media específica (que puede ser cero) y una carga alternante y se registra el número de ciclos requeridos para producir la falla del material (vida a la fatiga). Por lo general, el ensayo se repite con probetas idénticas y varias cargas fluctuantes. Las cargas se pueden aplicar axialmente, en torsión o en flexión. Dependiendo de la amplitud de la carga media y cíclica, el esfuerzo neto de la probeta puede estar en una dirección durante el ciclo de carga o puede invertir su dirección. Los datos procedentes de los ensayos de fatiga se presentan en un diagrama S-N, que es un gráfico del número de ciclos necesarios para provocar una falla en una probeta contra la amplitud del esfuerzo cíclico desarrollado. El esfuerzo cíclico representado puede ser la amplitud de esfuerzo, el esfuerzo máximo o el esfuerzo mínimo. Cada curva del diagrama representa un esfuerzo medio constante. La mayoría de los ensayos de fatiga se realizan en máquinas de flexión, de vigas rotativas o de tipo vibratorio. El ensayo de fatiga se describe en "Manual on Fatigue Testing", ASTM STP 91-A y "Mechanical Testing of Materials", A.J. Fenner, Philosophical Library, Inc. ASTM D-671 describe un procedimiento estándar del ensayo de fatiga de los plásticos en flexión.

Normas Utilizadas para los ensayos en Venezuela

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UNE 7117:1958ENSAYO DE FATIGA DE MATERIALES METÁLICOS. DEFINICIONES Y SÍMBOLOS

UNE 7118:1958CLASES Y EJECUCIÓN DE LOS ENSAYOS DE FATIGA DE LOS MATERIALES METÁLICOS

UNE 7468:1999MATERIALES METÁLICOS. ALAMBRES. ENSAYO DE TORSIÓN SIMPLE.

UNE 7474-3:1995MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE TRACCIÓN. PARTE 3: CALIBRACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE FUERZA (CARGA) PARA LA VERIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS DE ENSAYO UNIAXIAL.

UNE 7474-5:1992MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE TRACCIÓN. PARTE 5: MÉTODO DE ENSAYO A TEMPERATURA ELEVADA.

UNE-EN 10237:1994MATERIALES METÁLICOS. TUBOS. ENSAYO DE TRACCIÓN DE ANILLO. (VERSIÓN OFICIAL EN 10237:1993).

UNE-EN ISO 6507-1:1998MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA VICKERS. PARTE 1: MÉTODOS DE ENSAYO. (ISO 6507-1:1997).

UNE-EN ISO 6507-2:1999MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA VICKERS. PARTE 2: VERIFICACIÓN DE MÁQUINAS DE ENSAYO. (ISO 6507-2:1997).

UNE-EN ISO 6507-3:1999MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA VICKERS. PARTE 3: CALIBRACIÓN DE LOS BLOQUES DE REFERENCIA. (ISO 6507-3:1997).

UNE-EN ISO 6506-1:2000MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA BRINELL. PARTE 1: MÉTODO DE ENSAYO. (ISO 6506-1:1999).

UNE-EN ISO 6506-2:2000MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA BRINELL. PARTE 2: VERIFICACIÓN Y CALIBRACIÓN DE LAS MÁQUINAS DE ENSAYO. (ISO 6506-2:1999).

UNE-EN ISO 6506-3:2000MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA BRINELL. PARTE 3: CALIBRACIÓN DE PATRONES DE REFERENCIA (ISO 6506-3:1999).

UNE-EN ISO 6508-1:2000MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL. PARTE 1: MÉTODO DE ENSAYO (ESCALAS A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) (ISO 6508-1:1999).

UNE-EN ISO 6508-2:2000MATERIALES METÁLICOS. ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL. PARTE 2: VERIFICACIÓN Y CALIBRACIÓN DE LAS MÁQUINAS DE ENSAYO (ESCALAS A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) (ISO 6508-2:1999).

Conclusión

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Con el ensayo de los materiales deben determinarse Los valores de resistencia, verificarse las propiedades y establecerse el comportamiento de aquellos bajo la acción de las influencias externas. El factor económico juega un rol de importancia en el campo de la fabricación en general, imponiendo un perfecto conocimiento de los materiales a utilizar, de manera de seleccionarlos para cada fin y poder hacerlos trabajar en el límite de sus posibilidades, cumpliendo con las exigencias de menor peso, mejor calidad y mayor rendimiento.En los ensayos físicos se determinan generalmente la forma y dimensiones de los cuerpos, su peso específico y densidad, contenido de humedad, etc., y en los mecánicos la resistencia, elasticidad y plasticidad, ductilidad, tenacidad y fragilidad, etc

Bibliografía

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http://www.zwick.es/es/aplicaciones/plasticos/termoplasticos-compuestos-de-moldeo/ensayo-de-impacto.html

http://www.miliarium.com/Paginas/Normas/UNE/EnsayosMateriales.asp

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