CIENCIA DE LOS MATERIALES I

LABORATORIO Nº6

RECONOCIMIENTO DEL DUROMETRO

Y ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL NORMAL

CATEDRATICO : RETAMOZO ROJAS MANUEL

ALUMNO : CANO ESPINOZA RICARDO

CARRERA: Ingeniería Mecánica

CICLO: III

LIMA –PERÚ

2012

LABORATORIO Nº6

RECONOCIMIENTO DEL DUROMETRO Y ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL

I) INTRODUCCIÓN:

Para llevar a cabo diversas estructuras en cualquier campo es necesario analizar que material se va usar, si esta estructura va a resistir cierto peso o cuando este en contacto con otro metal no halla deformación de acuerdo de la elasticidad de cada material. Para esto es necesario conocer el tipo de dureza de cada material para esto hay diferentes métodos los cuales son: Brinell, Vickers y la de Rockwell; en éste laboratorio nos centralizaremos en el método de Rockwell y los ensayos de dureza.

II) OBJETIVOS:

Deducir el tipo de material(grado de dureza). Descubrir los cambios de los materiales al ser sometidos en el durómetro. Descubrir la elasticidad de los materiales en cuanto a la deformación( si vuelve a su

estado normal) Cuanto se deforma cada material (observando la huella del penetrador en el

material al ser sometido al durómetro.

III) CONCEPTOS TEÓRICOS:

Un durómetro es un aparato que mide la dureza de los materiales, existiendo varios procedimientos para efectuar esta medición.

Los más utilizados son los de Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers. Se aplica una fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, también normalizado, que produce una huella sobre el material. En función del grado de profundidad o tamaño de la huella, obtendremos la dureza.

Dentro de cada uno de estos procedimientos, hay diversas combinaciones de cargas y penetradores, que se utilizarán dependiendo de la muestra a ensayar.

Durómetros en la industria farmacéutica: Se utilizan para medir la fuerza de rompimiento de las tabletas y pastillas como una medida de aseguramiento de la calidad. Existen durómetros manuales, semiautomáticos y automatizados. Las tabletas deben de tener una dureza óptima, por ejemplo tabletas con una dureza mayor pueden no ser absorbidas en el tracto gastrointestinal del paciente. Los durómetros más utilizados en la industria farmacéutica son Dr. Schleuniger y Pharmatest producidos en Suiza y Alemania respectivamente.

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1.- Dureza Brinell

En el ensayo de dureza Brinell una bola penetradora de cierto diámetro D, es presionada a la superficie de la pieza de prueba, usando una presión pre-estipulada F, y el diámetro de la penetración en el material (d) es medida después que la fuerza ha sido removida. El tiempo de la aplicación inicial de la fuerza varia de 2 a 8 segundos, y el ensayo de fuerza es mantenido por 10 a 15 segundos

El número de la dureza Brinell se obtiene de dividir la fuerza del Test por el área del casquete esférico grabado por el penetrador y el diámetro de la huella impresa en la pieza de prueba. Hay una mayor ampliación en este método en la página 6 del marco teórico.

2.- Dureza Vickers

Este método es muy difundido ya que permite medir dureza en prácticamente todos los materiales metálicos independientemente del estado en que se encuentren y de su espesor.

El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de base cuadrada. Tal penetrador es aplicado perpendicularmente a la superficie cuya dureza se desea medir, bajo la acción de una carga P. Esta carga es mantenida durante un cierto tiempo, después del cual es retirada y medida las diagonales del rombo de la impresión que quedó sobre la superficie de la muestra. Con este valor y utilizando tablas apropiadas se puede obtener la dureza Vickers, que es caracterizada por HV y definida como la relación entre la carga aplicada (expresada en Kg·f) y el área de la superficie lateral de la impresión. Hay una mayor ampliación en este método en la página 10 del marco teórico.

3.- Dureza Rockwell

La medición de dureza por el método Rockwell ganó amplia aceptación en razón de la facilidad de realización y el pequeño tamaño de la impresión producida durante el ensayo.

El método se basa en la medición de la profundidad de penetración de una determinada herramienta bajo la acción de una carga prefijada.

El número de dureza Rockwell (HR) se mide en unidades convencionales y es igual al tamaño de la penetración sobre cargas determinadas. El método puede utilizar diferentes penetradores siendo éstos esferas de acero templado de diferentes diámetros o conos de diamante. Una determinada combinación constituye una "escala de medición", caracterizada como A,B,C, etc. y siendo la dureza un número arbitrario será necesario indicar en que escala fue obtenida (HRA, HRB, HRC, etc.).

El proceso de medición con penetrador de diamante es utilizado para materiales duros, como por ejemplo los templados

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ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL (HR)

Se aplica a materiales más duros que la escala Brinell. En este ensayo se usan penetradores de carburo de tungsteno como bolas de 1/16 de pulgada, 1/8, ¼ y ½ de pulgada, este último para materiales más blandos y en cono de diamante cuyo ángulo en la base es de 120º.

En el test Rockwell el penetrador es forzado contra el material con una fuerza preliminar menor llamada F0 usualmente de 10Kpondios. Cuando el equilibrio ha sido alcanzado, un dispositivo indicador, que sigue los movimientos del penetrador y también responde a los cambios en la profundidad de la penetración del indentador, está establecido a una posición establecida. Cuando la carga menor preliminar es todavía aplicada, una carga mayor es aplicada resultando en un incremento en la penetración Cuando el equilibrio es de nuevo alcanzado, la fuerza adicional se quita, pero la fuerza preliminar es todavía mantenida. El removimiento de la fuerza adicional mayor crea un recubrimiento parcial, que reduce la profundidad de la penetración. El incremento permanente en la penetración resulta de la aplicación y removimiento de la fuerza mayor adicional usada para calcular el grado de dureza Rockwell:

HR = E - e

De donde de la figura y ecuación anterior:

F0 : Fuerza menor preliminar

F1 : Fuerza mayor adicional

F : Fuerza total

e : Incremento permanente en la profundidad de la penetración debido a la mayor fuerza F1, medida en unidades de 0.002 mm

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

HR : Numero de dureza Rockwell

D : Diametro de la bola de acero

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IV) PARTE EXPERIMENTAL:

Aplicación típica de las escalas de dureza Rockwell

HRA: Los carburos consolidados, acero delgado y en rara ocasión 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 más

duro que 100 HRB HRD: Acero delgado, acero endurecido medio y hierro maleable perlático HRE: Hierro colado, aluminio y aleaciones de magnesio, metales productivos HRF.

. . . Aleaciones cobrizas templadas, Suaves láminas delgadas Metálicas HRG: Bronce-Fósforo, berilio cobrizo, hierro maleable HRH: Aluminio, cinc, la priman. HRK, HRL, HRM: Los metales productivos suaves, plásticos.

-El material es sometido al durómetro con una determinada carga.

- Luego de ser sometido, en el material está impregnada la huella del penetrador.

Huella en material sometido a. ensayo Rockwell

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- Penetradores del durómetro:

Las ventajas del método de dureza Rockwell incluye la lectura del número de dureza Rockwell directo y el rápido tiempo en el ensayo. Las desventajas incluyen muchas escalas arbitrarias no relacionadas.

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

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

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

DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO:

V) CONCLUSIONES:

El ensayo de dureza es simple, de alto rendimiento ya que no destruye la muestra y particularmente útil para evaluar propiedades de los diferentes componentes micros estructurales del material.

Los métodos existentes para la medición de la dureza se distinguen básicamente por la forma de la herramienta empleada (penetrador), por las condiciones de aplicación de la carga y por la propia forma de calcular (definir) la dureza. La elección del método para determinar la dureza depende de factores tales como tipo, dimensiones de la muestra y espesor de la misma.

Con la tabla de Rockwell podemos deducir el tipo de material,con el grado de dureza).

Se pudo observar los cambios de los materiales al ser sometidos en el durómetro. Descubrimos la elasticidad de los materiales en cuanto a la deformación, en cada

material el penetrador de huella, y cada material no volvió a su estado normal por lo tanto hubo una deformación.

Cuanto se deforma cada material (observando la huella del penetrador en el material al ser sometido al durómetro.

VI) OBSERVACIONES:

- Primero se debe elegir el tipo de penetrador para el durómetro.

- El material debe estar liso para q la huella que deje el durómetro sea visible.

- Se debe usar el durómetro con cierta precaución y cuidado para colocar cualquier

material para su análisis.

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BIBLIOGRAFIA:

http://www.revista.unam.mx/vol.6/num7/art70/art70-1.htm

http://www.monografias.com

http://es.wikipedia.org/

http://www.natureduca.com/fis_luzyop_propaluz03.php

http://wikiliber1c.wikispaces.com

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