informe 1 ciencias de los materiales

Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la EducacinUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Ciencia de los Materiales IINFORME DE LABORATORIO N 1 TEMA: ENSAYO DE DUREZA

PROFESOR:____________________________

INTEGRANTES: CARBAJAL JARA WILDER JAVIER OCHOA RIVAS DIEGO STEVEN VALERA QUIROZ JOSE DANIELSECCION: FECHA DE EXPERIENCIA: 13/04/15FECHA DE ENTREGA:19/04/15

LIMA - 2015

NDICEINTRODUCCION3OBJETIVOS4DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO5Equipo Rockwell:5Equipo para Vickers:6Microscopio67PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL8TABLAS Y RESULTADOS14METODO VICKERS (HV).14METODO ROCKWELL (HR)15OBSERVACIONES16CONCLUSIONES:16RECOMENDACIONES:17BIBLIOGRAFA:18ANEXOS18CUESTIONARIO21

INTRODUCCIONProbablemente los materiales ms cercanos a la profesin del ingeniero son los metales, como el acero estructural. En este laboratorio una de las propiedades mecnicas del metal que es la dureza.La dureza como tal mide la resistencia de la superficie de un material a la penetracin por un objeto duro. Se han inventado una diversidad de pruebas de dureza, pero las de ms comn son los ensayos Brinell, Rockwell y vickers.La determinacin de la Dureza, que se hace con estos mtodos es generalmente ensayos de penetracin, que consiste en dejar una huella en el material que se ensaya, aplicando sobre el un penetrador con una presin determinada y hallando el ndice de dureza en funcin de la presin ejercida y la profundidad o dimetro de la huella.En el presente laboratorio nos valimos del mtodo rockwell y vickers para hallar la dureza experimental de algunos metales.

OBJETIVOS Diferenciar los tipos de ensayos de Dureza (Vickers, Rockwell, Brinell) identificando la mejor forma de determinar la dureza de un material.

Conocer y aplicar las normas que establece la Norma Tcnica Peruana.

Aprender de forma prctica el proceso para determinar la dureza de un material.

Identificar a los materiales mediante su dureza y poder compararlos mediante las escalas de dureza. Conocer y detallar los materiales empleados en el ensayo, en la medicin de la dureza.

DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYOEquipo Rockwell: Marca: Wilson. Se utiliz 4 probetas lisas de pulgada. Se utiliz 2 cargas: 60kg y 100 kg. Usa 4 yunques diferentes. Tiene una pieza metlica para colocar en vertical los metales.

Fig1.Durmetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM.

Durmetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM.

Fig2. Pieza metlica.


Fig3.Durmetro digital del Instituto de Motores (FIM).


Equipo para Vickers:Microscopio Marca: Leitz Wezlar Germany N626449

Fig4. Microscopio Electrnico Laboratorio de ciencias de los materiales (FIM)


Fig5. Prensa manual


Materiales:1. Aluminio2. Cobre3. Bronce4. Acero en baja cantidad de carbono5. Acero en media cantidad de carbonoFig6. Metales utilizados en la experiencia.


PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

PARA EL MICRO DURMETRO VICKERS (LEITZ WETZLAR-GERMANY 626449)En el ensayo de dureza vickers, un penetrador de diamante piramidal con un ngulo de 136 entre las caras opuestas en el vrtice, es presionado contra la superficie de la muestra utilizando una fuerza determinada y una vez que esta fuerza es retirada, se prosigue a medir pticamente las diagonales de la huella dejada.

Fig7. Durmetro.

-En nuestro caso empezamos a nivelar de manera horizontal cada muestra del material que vamos a analizar, con una prensa, sobre un pedazo de vidrio y en su superficie plastilina.

Fig8. Piezas metlicas.Fig9. Prensa manual

-Luego en el lugar correspondiente del micro durmetro procedemos a colocar pesas de forma circular.

Fig10. Micro durmetro.

Fig10. Pesas de forma circular.

-Como se mencion antes; se deja caer paulatinamente la pesa luego pticamente observamos por el lente; las dimensiones de cada diagonal y con las frmulas calculamos su dureza en este sistema.Mecanismo de trabajo del ensayo Vickers.Fig11. Esquematizacin del funcionamiento de micro durmetro.

PARA EL DURMETRO ROCKWELL ELECTRNICO

Fig12. Durmetro rockwell

-Con una carga total de 100kg (10kg son de la precarga) y un penetrador esfrico de 1/16 avo de pulgada como dimetro para materiales duros y de 1/8avo para menos duros.-Ya que la carga es alta, ya no se necesita nivelar tanto la muestra, luego al colocarla en donde es correspondiente se baja una palanca y es ah donde se va aplicando la carga paulatinamente. -Hasta que el mismo dispositivo te indica que ya bajo todo y solo se espera el resultado que se ver en una pantallita adherido al dispositivo y depende de la escala (B, H , etc) se visualizar: HRB, HRC, etc.

Fig14. Proceso de penetracin.Fig13. Pantalla digital donde se aprecia la lectura

Para el durmetro ROCKWELL ( Model 1JRO Tester Number 7 )Con carga total de 100kg.

Fig15. Durmetro rockwell

-Se coloca el material a analizar en donde corresponde y girar la palanca hasta que las dos manijas que se ven en la pantalla queden verticales y se suelta la carga mediante un mecanismo de palanca.

Fig16. Aplicacin del durmetroFig17. Indicador.

-Cuando toda la carga haya bajado, de golpe separar el penetrador del material y ver en la pantalla cuanto ha medido en la escala roja y conforme a ello anotar el resultado.

Durmetro rockwell ( con carga total de100 kg toneladas, sin precarga-penetrador esfrico de 10mm de dimetro)

Fig18. Durmetro rockwell.

-Se coloca la muestra y mediante un mecanismo de palanca, dejamos caer los 100 kg. , esperamos a que caiga todo luego retiramos el material con la huella y muy aparte con otro mecanismo medimos la huella dejada.

TABLAS Y RESULTADOS

METODO VICKERS (HV).Segn:

P: Carga aplicada en kilogramos (Kg).d: Diagonal medidas (en mm).Con la formula anterior y los datos obtenidos en el laboratorio se elabora la siguiente tabla:Tabla n1

MATERIALCarga(Kg)1Diag.2Diag.D. MediaHV

Acero de baja dureza0.1 kg40um39um39.5um118.83

Acero 0.1 kg23.3um21.5um22.4um369.5

Acero de buena dureza0.2kg51um50.5um50.75um143.97

Cobre0.1 kg35um52um43.5um97.98

Bronce0.1 kg43um45.5um44.25um94.68

Aluminio0.1 kg58um62.5um60.25um51.07

*Um: 10-3mmVENTAJAS DEL METODO VICKERSa) Las huellas vickers son comparables entre si, y las cifras de dureza obtenidas, independientes de la carga.b) Con el mismo penetrador puede medirse una amplia gama de materiales, desde muy blandos hasta muy duros, llegndose hasta 1150 vickers.c) Puede medirse dureza de piezas muy delgadas empleando cargas pequeas, hasta espesores del orden de 0,05mm.d) Como es preciso examinar la huella, puede comprobarse en cada medicin el buen estado del diamante, lo que no ocurre en el rockwell, que debe examinarse el diamante de vez en cuando.METODO ROCKWELL (HR)El mtodo Brinell no permite no permite medir durezas de los aceros templados porque se deforman las bolas. Para esto se emplea el mtodo Rockwell.El mtodo rockwell se bata tambin en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados; pero en lugar de determinar la dureza del material en funcin de la huella que deja el cuerpo penetrante, se determina en funcin de la profundidad de esta huella.Para este mtodo existen veintin escalas, para veintin combinaciones de penetradores y cargas, para el experimento se utiliz la escala B y H.

ESCALAMATERIALCarga menor(Kg)Carga mayor(Kg)Tipo de penetradorDureza Rockwell(HR)

BAcero bajo en carbono10100Bola de HRB 79.9

BAcero medio en carbono10100Bola de HRB 89

BBronce10100Bola de HRB 80.3

HAluminio

1060Bola de HRH 94.4

HCobre

1060Bola de HRH 109.9

VENTAJAS DEL METODO ROCKWELEste mtodo es muy rpido y preciso, pudiendo realizar el ensayo operarios no especializados. Adems, las huellas son ms pequeas que en el mtodo Brinell. Pero tiene el inconveniente de que si el material no asienta perfectamente sobre la base, las medidas resultan falseadas.

OBSERVACIONES Observamos que las mquinas slo calcula las cargas verticales, pero se puede usar en cargas horizontales, con una pieza metlica.

Observamos que el xido tambin influye bastante en el resultado de nuestra ensayo, as como tambin el de tener en cuenta que cada probeta por ms de ser del mismo elemento, no tiene que tener la misma dureza, esto implica el tipo de tratamiento que se le dio a la probeta para su comercializacin.

Observamos que el resultado de nuestro ensayo depende mucho de que la probeta cumpla con las medidas necesarias para su medicin.

Observamos que el error en la medicin vara de acuerdo a la distancia que dejamos en cada nuevo ensayo en la misma probeta.

CONCLUSIONES: En el ensayo Brinell se mide la superficie de la huella, por lo que es correcto en materiales de perfil grueso donde las huellas obtenidas son ntidas y de contornos delimitados. No es fiable en materiales muy duros y de poco espesor, se cometen grandes errores en la medida cuando la deformacin es pequea. Tiene ms limitaciones que los dems mtodos.

En el ensayo Vickers tambin se mide la superficie de la huella, se puede medir dureza superficial por la poca profundidad de la huella, los espesores de los materiales pueden ser mucho ms pequeos que en los del ensayo Brinell. Los ensayos Brinell y Vickers dan resultados muy parecidos hasta un valor aproximado de 300, a partir de aqu la dureza Vickers es superior a la Brinell, puesto que la deformacin de la bola falsea los resultados. El ensayo Rockwell se diferencia de los anteriores en que la medida de su dureza se hace dependiendo de la profundidad de la huella y no de su superficie, es un ensayo rpido y fcil de realizar pero menos preciso que el Brinell y el Vickers. Es vlido para ensayos en materiales duros y blandos.

El materia al cual se va hacer la medicin de dureza debe estar previamente tratado (sus bases tiene que ser paralelas entre s, deben de estar bien pulidas libre de cualquier fisura).

RECOMENDACIONES: Debemos tener cuidado en el uso o manipulacin de los equipos que vamos a utilizar, preocupar no golpearlos, no ensuciarlos, no manipularlos sin saber cmo funciona. Tratar de tener los materiales a usar lo ms limpios posibles, lijados, es decir una superficie perfectamente plana. Tener bastante cuidado a la hora de tomar las mediciones y que de ellos depende la mayor precisin de los datos. Verificar que el penetrador este en posicin perpendicular a la superficie de la probeta. No mover el equipo de penetracin a la hora de aplicada la carga. Como regla general para el ensayo Vickers, el espesor de la probeta debe ser superior a 1.5 la diagonal de la huella. El valor de la diagonal tomado debe ser el promedio de las dos diagonales de la huella

BIBLIOGRAFA:

Tecnologas de los Materiales Industriales. Lasheras, Esteban. Pg. 193-203 Tratamiento Trmico de los Aceros. Apraiz, J. Tcnicas de Laboratorio para pruebas de Materiales (Keyser, Carl. Limusa-Wiley). Pruebas Mecnicas y Propiedades de los Metales (Zolotorevski, V. Editorial Mir). Normas ASTM. Normas NTP

ANEXOSTabla 3. Escala de Dureza Rockwell (APRAIZ).

Fig19. Aplicacin del ensayo Rockwell.

Fig20. Ilustracin del mtodo Rockwell.

Fig21. Ilustracin del proceso Vickers.

Fig20. Ensayos de Dureza.

CUESTIONARIO De ejemplos de situaciones en las cuales es necesario el uso del ensayo de microdureza. Superficies plateadas. Revestimientos como laca, barniz o pintura. Lminas delgadas y materiales muy delgados, hasta de 0.0001 pulg. Para establecer los gradientes de endurecimiento. Bimetales y materiales laminados. Partes o reas muy pequeas, como engranajes de reloj, bordes de herramientas de corte, crestas de filetes en cuerdas, puntos pivote, etc. Materiales muy frgiles o quebradizos (indentador de Knoop), como silicio, germanio, vidrio, esmalte de dientes. Materiales opacos, claros o translcidos. Metales en polvo. Para investigar constituyentes individuales de un material. Para determinar la dureza del grano o la dureza de la frontera del mismo.

Se puede medir la dureza en una superficie curva con el Mtodo Rockwell? Bajo qu condiciones es posible? Muestre un ejemplo de correccin de la Dureza Rockwell medida en una superficie curva.

Qu condiciones debe cumplir la superficie cuando se realiza una medicin de dureza Rockwell? Y en el caso Vickers?

Cul debe ser la separacin entre huellas para el caso de medicin de la dureza Rockwell de un material metlico de acuerdo a la Norma Tcnica Peruana NTP, y segn la norma ASTM?Muchas de las consideraciones y precauciones a tener durante el ensayo son las mismas que se mencionaron para un ensayo Brinell. As por ejemplo la cara a ensayar debe ser lisa y plana, la carga debe actuar en forma perpendicular a la probeta, la cual no debe moverse durante el ensayo. El espesor de la probeta no debe ser menor de 10 veces el incremento de penetracin (10h) cuando el penetrador es el cono de diamante y 15 veces (15h) cuando el penetrador es una bolilla [5]. El ensayo debe ser descartado si la cara opuesta a la ensayada presenta una marca por pequea que sea, ya que esto implica que el apoyo soport parte de la carga. Cuando se ensayan piezas cilndricas su radio de curvatura no debe ser menor de 5 mm. En general en estos cazos el valor de dureza obtenido disminuye en funcin del dimetro del material y la norma ASTM E18 da los valores a adicionar a los resultados obtenidos en el ensayo [1]. El valor de dureza debe resultar del promedio de por lo menos tres mediciones las que debern efectuarse a una distancia de no menos de 3 mm.

Cul ser la penetracin de la bola cuando se tiene una dureza de 110 HRB?Segn el mtodo rockwell Si Entonces

Qu tipo de relacin existe entre el valor de la dureza de una material metlico y su resistencia mecnica?

La dureza de que materiales puede medirse con el esclermetro Shore.Se basa en la reaccin elstica del material cuando dejamos caer sobre l un material ms duro.Si el material es blando absorbe la energa del choque, si el material es duro produce un rebote cuya altura se mide.La prctica se realiza en un "esclermetro" o "escleroscopio", aparato formado por un tubo de cristal de 300mmde altura, por cuyo interior cae un martillo con punta de diamante redondeada de 2,36g. La altura de la cada es de 254 mm y la escala est dividida en 140 divisiones.MaterialDurmetroEscala

Casco duro75D

Goma ebonita100A

Rueda dura de skateboard98A

Ruedas slidas de tractor50D

Rueda blanda de skateboard75A

Parche de rueda de vehculo70A

Sello de puertas55A

Banda de goma25A

Sorbothane40OO

Sorbothane0A

Pegamento de bicicleta15-30OO

Goma de mascar20OO

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