Informe dureza de varios materiales

UNIVESIDAD DE CARABOBO.

FACULTAD DE INGENIERIA.

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA.

DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION.

LABORATORIO DE MATERIALES.

                                               Practica No.: 3.1

                                               Título de la práctica: Ensayos mecánicos en metales.    

                                               Impacto y dureza.                                        

                                               Nombre y apellido: Oscar Rojas

                                               Cedula de identidad: 23.897.481

                                               Profesor: Jenny Zambrano

                                               Grupo: 04

27 de enero, 2015.

1. INTRODUCCION.

Practicaremos los métodos de determinación y evaluación de dureza de varios materiales ya sea por resistencia al impacto o pruebas de dureza con la finalidad de clasificarlos de mayor a menor dureza, lo cual es una de las propiedades más estudiadas al momento de emplear un material para la fabricación de piezas. Se puede decir que esta propiedad no es una característica específica del material sino que se encuentra totalmente enlazada con las propiedades plásticas y elásticas.

La dureza es una medida de la resistencia de un metal a la deformación permanente (plástica). La dureza de un metal se mide forzando la indentación de un penetrador en la superficie del metal. El penetrador, que normalmente es una bola, pirámide o cono, está fabricado con un material mucho más duro que el material a ensayar. Por ejemplo, el material empleado en estos penetradores suele ser acero templado, carburo de tungsteno o diamante. En la mayoría de los ensayos de dureza normalizados se aplica lentamente una carga conocida, que presiona el penetrador contra la superficie del metal a ensayar y perpendicularmente a ésta. Después de producir la indentación, se retira el penetrador. Se calcula o se lee en un dial un número empírico de dureza basado en el área del corte transversal de la huella producida o en su profundidad. [1]

La dureza de un metal se mide según sea la facilidad con que puede ser deformada plásticamente. Por tanto, se puede determinar una relación experimental entre la dureza y la resistencia para cada metal en particular. El ensayo de dureza es mucho más simple que el ensayo de tracción y puede ser no destructivo (es decir, la presencia de una pequeña huella no impide la utilización del objeto ensayado). Por estas razones, es común la utilización del ensayo de dureza en el control de calidad de procesos industriales. [1]

Aunque la dureza puede medirse mediantes diversos ensayos se debe tomar en cuenta el tipo de material al que se le someterá a la carga y una previa descripción a simple vista o por conocimientos de su dureza y resistencia, es decir, cada uno de estos ensayos tiene una aplicación en específicos materiales ya sea hierro fundido o aceros, o materiales de diferentes resistencias y durezas, así como ensayos aplicables en cualquier material. De no haber correspondencia entre ellos se pueden obtener resultados erróneos. Por lo que debemos conocer la definición de cada uno.

El ensayo Brinell es uno de los métodos para medir durezas que primero se normalizó. Consiste en comprimir una bola de acero templado sobre una superficie del material mediante una carga normalizada de 500, 1500 ó 3000 kilogramos-fuerza. Luego se retira la bola y la carga y se mide el diámetro de la huella esférica, habitualmente con una retícula o un microscopio desplazable. La dureza Brinell es igual a la carga dividida por el área de la huella, expresada en kilogramos-fuerza por milímetro cuadrado. [2]

El conocido ensayo de dureza Rockwell es similar al de Brinell en que la dureza se obtiene en función de la huella que deja un penetrador sometido a carga estática sobre la pieza a ensayar. Un penetrador pequeño, que es una bola de 1/16” de diámetro o bien un trozo de diamante de cuerpo cónico y punta esférica se asienta primero firmemente sobre el material aplicando una carga auxiliar de 10 kilogramos, con lo que produce una huella muy pequeña. La aguja de la esfera del durómetro se pone a cero y, luego, se aplica la carga principal al penetrador, el cual produce una huella profunda. Cuando se detiene la aguja se retira la carga grande y, entonces, la aguja señalará la dureza Rockwell sobre la escala adecuada de la esfera. Ese número es la medida de la penetración plástica o permanente producida por la carga principal. [2]

Para aplicar el ensayo de Rockwell se disponen de varias escalas, las cuales dependen de los diversos grados de dureza, si al utilizar una de estas escalas obtenemos un valor el cual no está normalizado quiere decir que estamos utilizando la escala equivocada y dependiendo del valor obtenido debemos utilizar una escala mayor o menor, o variar la carga aplicada.

En el ensayo de dureza Vickers se utiliza una maquina calibrada para aplicar una carga predeterminada compresiva sobre la superficie del material bajo la acción de un penetrador piramidal de diamante con base cuadrada y un ángulo de 136° entre las caras. Se deben medir la longitud de las diagonales de la huella resultante después de retirar la carga. [3]

Para estimar la fortaleza de los materiales frente a la rotura por la acción de cargas dinámicas rápidamente aplicadas, o choques, se han desarrollado varios ensayos. De entre los más utilizados, han nacido dos tipos fundamentales: los ensayos de flexión por choque, entre los que figuran los ensayos Charpy e Izod normalizados, y los ensayos de tracción por choque. [2]

En el ensayo Charpy se dota a la probeta de una entalla en V, en chavetero o en U, siendo las dos primeras las más corrientes. En este ensayo, la probeta se coloca a modo de viga simplemente apoyada, aplicándose el choque bajo la entalla para conseguir una flexión por tres fuerzas. Tras romper o deformar la probeta, el péndulo prosigue la oscilación con una energía igual a la original menos la absorbida por la rotura de la probeta; tal perdida la mide el ángulo que alcanza el péndulo en su semioscilación ascendente. [2]

Entre las pocas diferencias de Charpy e Izod tenemos que en Izod la probeta se coloca de manera vertical, al contrario al Charpy, y se golpea directamente la cara donde posee la entalladura la cual no debe ser justamente en el centro, caso contrario al Charpy en el cual se golpea la cara contraria a la entalladura ubicada en el centro de la muestra.

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL

• Determinar mediante la aplicación experimental de los ensayos, los valores respectivos de dureza y resistencia al impacto de los materiales utilizados.

1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Estudiar y aplicar el uso adecuado de cada una de las maquinas donde se realizaran los ensayos.
• Conocer las propiedades y características de los materiales con los cuales se trabajara.
• Establecer un orden mediante el cual se aplicaran los distintos ensayos a cada material.
• Comparar los resultados obtenidos de cada material en cada tipo de ensayo.
• Analizar los resultados obtenidos para llegar a una conclusión acerca de sus propiedades con respecto a los demás materiales.

1. ACTIVIDAD PRÁCTICA.

1. MATERIALES

• Vernier, con una apreciación de 0.05mm.
• Probetas en forma de láminas, de acero, aluminio y cobre.
• Probeta de sección transversal cuadrada tratada térmicamente.
• Probeta de sección transversal cuadrada sin tratar.
• Penetradores de bola, piramidales y cónicos de distintos materiales y medidas.

1. EQUIPOS

• Equipo Rockwell: Buehler, modelo 5100T
• Equipo Vicker y Brinnel: Frank, modelo 532
• Péndulo: Frank, modelo 580M

1. PROCEDIMIENTO

ACTIVIDAD Nº 1: Ensayo de dureza.

Antes de iniciar los ensayos nos aseguramos de poseer todos los materiales que se debían utilizar y que las maquinas estén calibradas y en funcionamiento, luego, al reconocer las probetas laminadas y observar cada una de ellas se discute cual sería el orden de las muestras con respecto a la dureza de cada material, llegando a la conclusión de que el acero debía ser el de mayor dureza, seguido del cobre y el aluminio respectivamente.

Al conocer más o menos la escala de dureza de cada material se selecciona el tipo de Rockwell que se usara tratando de adapartarlo a un rango donde se puedan abarcar los tres materiales. Luego, la probeta debe ser llevada a la máquina y colocada de manera de que no se penetrara cerca de un borde o de una marca que reflejara que ya había sufrido una carga, luego al fijar la carga que se aplicara con el penetrador respectivo ya colocado, se sube el material por medio de una especie de palanca circular hasta lograr que toque superficialmente el penetrador logrando así reflejar valores en la pantalla, se continuaba con lo anterior hasta tener un valor aproximado de 360, al momento de obtenerlo se oprimía el botón “Start” dándole inicio a la precarga y luego a la carga, al pasar de unos segundos la maquina arrojaba el valor de dureza por medio de la pantalla.

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