teoria de dureza rockwell

7/21/2019 Teoria de Dureza Rockwell

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ENSAYO DE DUREZA

Laboratorio de Ensayos Industriales 1

DUREZA

INTRODUCCIN:

Se define dureza como la mayor o menor resistencia que un cuerpo opone a serrayado o penetrado por otro o bien, de un cuerpo respecto a otro tomado comoelemento de comparacin. La determinacin de la dureza por cualquiera de losposibles procedimientos a adoptar, nos dar una idea muy aproximada de laresistencia del material a la traccin, de la intensidad del tratamiento trmico y de suaptitud al desgaste y mecanizado.

En la actualidad, se han generalizado los mtodos que permiten obtener la durezade los materiales por la resistencia que oponen a la penetracin de otros ms durosen determinadas condiciones, dando lugar, esta penetracin, a una deformacin delmaterial denominada impresin. El procedimiento mencionado es el empleado en

la determinacin de la dureza Rockwell, Brinell y Vickers.

Otro mtodo de mucha difusin es el Shore, que consiste en medir el rebote de uncuerpo duro al caer desde una altura fija sobre la superficie del material que seensaya.

Dureza Rockwell:

Normas consultadas:

! IRAM-IAS U 500-105: Ensayos de dureza Rockwell B y C en acero

! ASTM E18: Ensayo de dureza Rockwell y dureza Rockwell superficial! DIN 50103: Ensayo de dureza Rockwell

Es uno de los mtodos de ensayo por penetracin. Se utiliza tanto en materialesblandos como duros, siendo los penetradores bolillas de acero endurecido o conosde diamante industrial. El ensayo consiste en aplicar dos cargas, una consecutiva ala otra, la primera llamada carga inicial (Po) y la segunda carga adicional (Pad.) Ladureza Rockwell se basa en el incremento de la penetracin debido a la cargaadicional y una vez eliminada la misma.

Con el objeto que a mayor dureza del material ensayado, le corresponde un nmerorepresentativo mayor, se invirti la escala del dial o cuadrante indicador. Paraobtener la dureza Rockwell no es necesario hacer ningn clculo ni aplicar ningunafrmula, sino que se lee directamente del dial o cuadrante de la mquina.

Nomenclatura :

HR= dureza RockwellE= escala total del diale= incremento de la penetracin


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ENSAYO DE DUREZA


Dureza Rockwell = HR = E e

La escala se obtiene combinando penetradores y cargas totales y se elige de

acuerdo a la combinacin de ambos y al material a ensayar. En el siguiente cuadrose dan las escalas conocidas del sistema:

Nmero Escala Penetrador Carga Total (Kg/f)1 A Diamante 602 D 1003 C 1504 F Bolilla 1/16 605 B 1006 G 1507 H Bolilla ! 608 E Bolilla ! 100

9K

150

10 L Bolilla 6011 M 10012 P 15013 R Bolilla 6014 S 10015 V 150

De estas 15 escalas, las ms utilizadas son A, B y Cy de estas tres, las dosltimas, B para los blandos y C para los duros, las cuales se analizarn conmayor detenimiento.

Escala B:

" Nomenclatura:es dependiente de la escala, la carga y el penetrador utilizado.

HRB = Dureza Rockwell B

" Cargas empleadas:

Po = carga inicial = 10 Kgf. (para todas las escalas)Pad.= carga adicional = 90 Kgf

Pt. = carga total = 100 Kgf

Como sealamos, la carga inicial es siempre 10 kgf sin importar la escala utilizada ytiene como objeto establecer un nivel de partida uniforme, despreciando cualquierirregularidad en la superficie del material. Este paso se realiza a travs de un resortecalibrado en el cabezal de la mquina que se alcanza cuando la aguja indicadora diodos vueltas en el dial de la misma.La lectura debe efectuarse en los nmerosde color rojo, cuando se utiliza bolilla deacero como penetrador y en los nmeros de color negro cuando se utiliza cono dediamante.


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ENSAYO DE DUREZA


" Penetrador:

El penetrador es una bolilla de acero endurecida cuya dureza mnima no debe sermenor a 850 Vickers (HV 10/15=850 kgf/mm), pulida y engarzada en un porta-penetrador de un dimetro D=1,5875 mm 0,003 mm 1/16.

" Divisiones del dial o cuadrante indicador:

Tiene 130 divisiones y como la circunferencia del dial est dividida en 100 partes, el0 est desplazado 30 unidades hacia atrs.

E = escala total del dial = 130 divisiones

Cada divisin = 0,002 mm.

Por lo tanto, E = 130 x 0,002 mm. = 0,260 mm.

Siendo sta la mxima penetracin que se puede alcanzar en la escala B.

Entonces: HRB = E e = 130 - e

" Gama de empleo:

Se aconseja entre un mnimo de HRB = 20/30 y un mximo de HRB = 110/120.

" Aplicacin:

Se emplea tanto en metales ferrosos como aceros con tratamientos trmicos comoel recocido, normalizado y revenido, etc., fundiciones, y no ferrosos como latn,bronce, aleaciones de aluminio o aleaciones blandas.


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" Primera posicin:

Tanto la carga inicial Pocomo la adicional Padno estn aplicadas y la bolilla no tocala superficie de la probeta Sp

" Segunda posicin:

Se aplica la carga inicial Po = 10 kgf introducindose la bolilla la distancia AB desdela Sp. Con esta carga se desea obtener una sujecin firme de la probeta y establecerun plano de referencia como origen de la medicin OM, que no sea la superficie dela probeta Sp dado que la misma puede tener imperfecciones y por lo tanto afectar lamedicin.

El cuadrante o reloj en el cabezal no es ms que un comparador de profundidadmilesimal. Subiendo la mesa, hasta que la aguja indicadora d dos vueltas, se fija la

posicin de la misma sobre la escala entre 0 y 30. Rectificado E, en la parte inferiordel esquema, se observa que el origen de la medicin es 130. Aqu se comprendeclaramente el porqu fue necesario invertir la escala para que a mayor dureza,mayor nmero representativo.

" Tercera posicin:

Se aplica la carga adicional Pad = 90 kgf alcanzando una carga total:

Pt = Po + Pad = 100 kgf

El penetrador pasa de la posicin B a la posicin C (la aguja del reloj retrocede de laposicin fija [B] auna posicin que estar en funcin de la dureza del material[C]).La velocidad de la aplicacin de la carga adicional est regulada por unamortiguador hidrulico.

" Cuarta posicin:

Se elimina la carga adicional quedando aplicada la carga inicial y pese a que laimpresin es una deformacin plstica, el fondo de la misma se recuperaelsticamente, pasando de la posicin C a la posicin D, cuya diferencia es el valore, que es el incremento de la penetracin debido a la carga adicional una vez

eliminada la misma.(BC-CD= Verdadera medida de la dureza).

La dureza convencional ser la medida desde 0 (es decir HRB = E e = 130 e).En el reloj la aguja avanza desde la posicin C a la D que indica la dureza RockwellB leda en los nmeros rojos.

Importante:Cuando el penetrador utilizado es bolilla de acero siempre se debe leer en la escala connmeros de color rojo


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" Plaquetas patrn:

Una de las ventajas del sistema es la de poseer bloques de dureza certificada quepermiten controlar la veracidad de las mediciones efectuadas.

En caso de pequeas discrepancias se puede efectuar igualmente el ensayocompensando el resultado obtenido en ms o menos lo indicado en la probetapatrn.Generalmente las mquinas de dureza traen tres bloques patrones con distintosniveles de dureza (baja, media y alta).

Baja Media Alta

Escala C

" Nomenclatura:es dependiente de la escala, la carga y el penetrador utilizados.

HRC = Dureza Rockwell C

" Cargas empleadas:

Po= carga inicial = 10 Kgf.Pad.= carga adicional = 140 Kgf

Pt.= carga total = 150 Kgf

" Penetrador:

Es un diamante industrial esfero-cnico (cono circular recto) engarzado en un porta-penetrador con un ngulo de 120 y un radio de punta de 0,2 mm.

120(0.5)

HRB = 70 1 HRB = 100 1HRB = 40 1

120(0.5)


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" Divisiones del dial o cuadrante indicador:

Tiene 100 divisiones marcadas en la circunferencia exterior de 0 a 100.

E = escala total del dial = 100 divisiones c/div. 0,002 mm.

E = 100 x 0,002 = 0,20 - mxima penetracin que se puede alcanzaren la escala Rockwell C

Dureza Rockwell C= HRC = E e = 100 e

Siendo e = incremento de la penetracin

" Gama de empleo:

Se aconseja el empleo de la escalaC

entre un mnimo de HRC = 20 y un mximode HRC = 70. No es de conocimiento industrial un material metlico con dureza

superior a HRC = 66/67

" Aplicacin:

Se emplea la escala Cen materiales endurecidos mediante tratamientos trmicos.(templados, templados y revenidos, tratados termoqumicamente).

" Mecanismo de Ensayo:

" Primera posicin:

Tanto la carga inicial Pocomo la adicional Padno estn aplicadas y el diamante notoca la superficie de la probeta Sp


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ENSAYO DE DUREZA


" Segunda posicin:

Se aplica la carga inicial Po = 10 kgf y el extremo del diamante se introduce ladistancia AB desde la superficie de la probeta (SP). Con esta carga inicial, al igualque en la escala Bse desea obtener una sujecin firme de la probeta y establecerun plano de referencia como origen de la medicin OM, que no sea la superficie dela probeta (SP) que puede tener imperfecciones y por lo tanto afectar la medicin.En la escala observamos que precisamente el origen de la medicin es 100,comprendindose por esto, porque fue necesario invertir la escala para que a mayordureza, mayor nmero representativo.

" Tercera posicin:

Se aplica la carga adicional Pad = 140 kgf alcanzando una carga total:

Pt = Po + Pad = 150 kgf

El sistema del penetrador pasa de la posicin B a la posicin C. La velocidad de laaplicacin de la carga adicional est regulada por un amortiguador hidrulico. (4 a 6segundos)

" Cuarta posicin:

Se elimina la carga adicional quedando aplicada la carga inicial y por recuperacinelstica en la deformacin plstica, el fondo de la impresin se eleva de la posicinC a la posicin D, quedando finalmente el valor e, que es el incremento de la

penetracin debido a la carga adicional una vez eliminada la misma:

BC-CD= (Verdadera medida de la dureza).

La dureza convencional ser la medida desde 0:

(es decir HRC = E e = 100 e)

En el reloj la aguja avanza desde la posicin C a la D que indica la dureza RockwellC leda en los nmeros negros.

Importante:Cuando el penetrador utilizado es cono de diamante siempre se debe leer en la escala connmeros de color negro.

" Plaquetas patrn:

Al igual que en la escala B, el sistema posee bloques de dureza certificada quepermiten controlar la veracidad de las mediciones efectuadas.

Las gamas son:


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ENSAYO DE DUREZA


Baja Media Alta

Condiciones del ensayo:(para cualquier escala)

" La mquina debe ubicarse en un ambiente exento de vibraciones y atmsferacorrosiva.

" Al preparar una probeta debe evitarse toda alteracin de la misma por el calor oel trabajo en fro.

" La superficie a ensayar debe ser lisa, plana y libre de suciedad, grasa, aceite,xido, pinturas, etc.

" El ensayo debe realizarse a temperatura ambiente, (se entiende entre 5 y 40 C)Los ensayos bajo condiciones normalizadas se realizan entre 20 C 2 C.

" Al comenzar el ensayo se deben desechar las dos primeras lecturas y luegoefectuar tres por cada determinacin. El valor correspondiente, ser el promediode las tres lecturas.

" El espesor de la probeta debe ser tal que, en la cara opuesta a la que se realizala impresin, no debe quedar ninguna marca.

" La dureza del yunque o apoyo debe ser por lo menos:

HV 10/15 = 700 kg/mm (700 Vickers)

HRC = 45 1 HRC = 60 1HRC = 35 1

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