Practica De Dureza E Impacto

UNIVERSIDAD DE CARABOBO.

FACULTAD DE INGENIERÍA.

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA.

DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACIÓN.

LABORATORIO DE MATERIALES.

Practica No. : 4

Título de Practica: Ensayo de Impacto y Dureza

Nombre y Apellido: Jose Gil

Cedula de Identidad: 21.584.767

Grupo: 51

Profesor: Anahi Santeliz

Preparador: Mayela Espinoza

Observaciones:

15/11/2013

INTRODUCCIÓN

Las cifras de dureza pueden obtenerse mediante diversos ensayos cada uno de los cuales se basa en distintas definiciones de lo que es la dureza de los metales y aleaciones. La dureza Brinell, se basa en la definición que dice: dureza es la propiedad de los metales de oponerse a la penetración de una esfera de acero muy duro, de 5 a 10mm de diámetro. La dureza Rockwell, se funda en otra definición: La dureza de los metales se mide por la profundidad de penetración de una esferita de 1/16 de pulgada de diámetro, para metales blandos, o de un diamante de forma cónica, para metales duros. La dureza Vickers también se basa en la definición anterior, y se efectúa con un penetrador de diamante, pero en este caso, de forma piramidal de base cuadrada. La dureza Shore parte de la base de que la dureza de los metales puede medirse según la altura del rebote de una esfera de acero, al caer libremente desde un altura constante sobre la superficie de la muestra pulida, plana y horizontal. [1]

Figura N°1: Características generales de los métodos de ensayo de dureza y fórmulas para el cálculo de la dureza. La cantidad P es la carga aplicada. [3]

El ensayo de Knoop, usa un indentador de diamante en forma de pirámide cuya relación largo-ancho es de 7 a 1, las cargas aplicadas son generalmente más ligeras que las del ensayo Vickers. Se trata de un ensayo de microdureza que es apropiado para medir especímenes pequeños y delgados, o materiales duros que podrían fracturarse si se aplican grandes cargas. La forma del indentador facilita la lectura de las impresiones bajo las cargas más ligeras usadas en este ensayo. [2]

La Dureza de Mohs, este ensayo se basa en la capacidad de un material de rayar a otro. La dureza Mohs se basa en una escala del 1 al 10, siendo 1 la medida del talco y 10 la del diamante (la sustancia más dura conocida). Un material con un número de dureza Mohs más elevado siempre rayara a otro con un número más bajo. Aunque la escala de Mohs es cualitativa, y es utilizada principalmente por los mineralogistas, se relaciona bien con la dureza Knoop. [3]

Cuando se somete un material a un golpe súbito e intenso, en el cual la velocidad de aplicación del esfuerzo es extremadamente grande, el material puede tener un comportamiento más frágil comparado con el que se observa en el ensayo de tracción. El ensayo de impacto a menudo se utiliza para evaluar la fragilidad de un material bajo estas condiciones, se han diseñado muchos procedimientos, incluyendo el ensayo de Charpy y el ensayo de Izod. Este último generalmente se utiliza para materiales no metálicos. La probeta puede o no tener muesca; la que tiene muesca en V mide mejor la resistencia del material a la propagación de grietas. Durante el ensayo, un péndulo pesado, que inicia su movimiento desde una altura ho, describe un arco y posteriormente golpea y rompe la probeta; llega a una altura final hfmenor. Si se conocen las alturasinicial y final del péndulo, se puede calcular la diferencia en su energía potencial. Esta diferencia es la Energía de Impacto (Ei) absorbida durante la falla o ruptura de la probeta. La capacidad de un material para resistir cargas de impacto, a menudo se conoce como tenacidad del material. [4]

Figura N° 2: El ensayo de Impacto: (a) Los ensayos Charpy e Izod, y (b) Dimensiones de las probetas típicas.

2. OBJETIVOS

Objetivo General.

Utilizar el ensayo de dureza e impacto como medio experimental para la obtención de algunas propiedades mecánicas de muestras compuestas de distintos materiales.

Objetivos Específicos.

Realizar el ensayo de dureza Rockwell a muestras de aluminio, cobre y acero.

Establecer un orden entre las muestras de aluminio, cobre y acero según la dureza obtenida mediante el ensayo de dureza Rockwell.

Aplicar el ensayo de impacto Charpy a dos probetas.

Calcular la resistencia al impacto para cada probeta.

Comparar las dos probetas según los resultados obtenidos mediante el ensayo de impacto Charpy.

Analizar la fractura presentada por las probetas, una vez finalizado el ensayo de impacto.

3. MATERIALES Y EQUIPOS.

3.1 Materiales.

Una muestra de Aluminio.

Una muestra de Cobre.

Una muestra de Acero.

Dos probetas estandarizadas para ensayo de impacto tipo Charpy.

3.2 Equipos.

Vernier con un rango de [0-150] mm y una apreciación de 0,05mm.

Durómetro Rockwell, marca Buehler, modelo MACROMET 5100T, capacidad HRA. HRB y HRC con una apreciación de 0,1 HRA, HRB y HRC.

Indentor de 1/16 in, punta de bola.

Máquina para ensayo de impacto Charpy. Marca Frank Gmbh. Modelo 580M. Capacidad 15Kpm. Rango [0-15]Kpm.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

4.1 Actividad 1: Ensayo de Dureza.

Realizar ensayo de dureza Rockwell a muestras de aluminio, cobre y acero. El ensayo se aplicara dos veces para cada muestra, para promediar los resultados obtenidos y establecer un orden de dureza entre las 3 muestras.

Ajustar el indentor según la escala Rockwell a utilizar.

Posicionar la probeta en el durómetro Rockwell, la probeta debe estar a 90° del indentor, alejado de cualquier muesca, producto de ensayos anteriores y de los bordes, ya que representan concentradores de esfuerzo. Se busca que la superficie sea lo más lisa posible.

Aplicar una precarga de 10Kg.

Configurar la máquina para realizar el ensayo con la escala Rockwell F (60Kg).

Girar el volante hasta que la maquina indique que está en el rango de [360-370], esto con el fin de evitar una sobrecarga. Al superar ese rango el instrumento nos dará una señal de sobre carga.

Proceder a aplicar el ensayo.

Tomar los valores indicados cuando la maquina termine de realizar su análisis.

Realizar dos veces este procedimiento para cada muestra.

Descripción del procedimiento de los métodos Brinell y Charpy.

Método Brinell: Para obtener la dureza Brinell de la superficie de un material se presiona contra la probeta una bola de acero con determinado diámetro D. La bola se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego de retirada la carga se miden dos diámetros, en direcciones mutuamente perpendiculares, de la impronta dejada, con ayuda de un microscopio. El valor medio de los diámetros (d) y los otros valores se sustituyen en la fórmula de trabajo para obtener el valor de la dureza Brinell. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones más.

Método Charpy: Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más ligeras que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la fórmula:

4.2 Actividad 2: Ensayo Charpy.

Realizar el ensayo de Charpy a dos probetas, una de un color más oscuro y otra de una tonalidad más brillante.

Figura N°3: Probetas para ensayo Charpy.

Seleccionar la probeta estandarizada a ensayar.

Instalar la probeta en la máquina, y se proceder a subir el péndulo e instalarlo inmediatamente en el soporte y colocarle el pin de seguridad.

Colocar la aguja de medición a 15° grados con el brazo en alto.

Quitar el pin de seguridad y jalar la barra de acero sobre la cual reposa el brazo. Mientras que otro operario se colocara al frente del dispositivo de frenado.

Cuando la probeta sufra la ruptura por el impacto, Accionar el sistema de frenado para detener el movimiento del martillo. Es muy importante mantener a todas las persona del recinto alejadas de la línea de acción del péndulo para evitar accidentes.

Luego de que la probeta se halla fracturado y el brazo de la maquina este totalmente inmóvil, tomar los datos mostrados en la máquina para su posterior análisis.

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