Un Ensayo de dureza Brinell

Ensayo de dureza Brinell

1. Introducción

El ensayo de dureza Brinell se determinara la dureza de materiales metálicos y aceros, se considera que es una medida indirecta y se tomara mucha importancia al factor de carga ya que esto nos podrá servir para seleccionar la carga e identificar de qué tipo de material se está ensayando.

1. Objetivos generales

• Conocer las `principales características de los equipos de medición de dureza Brinell.
• Medir adecuadamente la dureza de materiales por el sistema Brinell.

1. Objetivos específicos

• Determinar el diámetro de la muestra.
• Comparar la dureza de las probetas.

1. Marco teórico

El ensayo Brinell viene definido por la norma UNE 7-422-85.

Consiste en comprimir contra la superficie de la pieza metálica a probar, una esfera de acero es muy dura, aplicando una carga estática durante un cierto tiempo, para luego medir las dimensiones de la huella impresa.

La impresión dejada por la bola en el metal de la pieza, es en términos geométrico, un casquete esférico, el valor numérico de la dureza Brinell, se obtiene dividiendo la carga aplicada por el área de la superficie de este casquete esférico, la cual puede calcularse fácilmente, partiendo de sus diámetro, obteniéndose así una fórmula que utiliza como datos numéricos, el diámetro de la bola, el diámetro de la huella impresa y la constante.[pic 1]

 Área de la huella  

[pic 2]

Siendo:

           D = diámetro de la bola en mm.

           d =diámetro de la indentacion en mm.

De acuerdo a lo dicho anteriormente se debe dividir la carga por el valor de esta superficie quedando:

[pic 3]

Siendo:          P = la carga aplicada en kgf

Se utilizan tablas que indican la dureza correspondiente, a cada uno de los diferentes diámetros de las huellas impresas, las cuales se miden con una lupa graduada o con un micrómetro óptico. Las tablas más usadas pueden ser consultadas en la HIT tablas de dureza.

Penetradores y carga

Penetradores: se emplean las bolas esféricas de 5mm o 10 mm de diámetro. Para casos especiales pueden utilizarse otras bolas, tal como 2.5mm, y 7mm.Las bolas pueden estar construidas de:

• Acero al carbono
• Acero aleado
• Carburo de tungsteno

Cargas

Las cargas para los ensayos están en función del diámetro de la esfera y del material al ser ensayado, como se muestra en el siguiente cuadro

[pic 4]

Tablas de selección de los grado fuerza.

[pic 5]

Uso

Se usa generalmente para determinar durezas de aceros recocidos, y especialmente para metales no muy duros tales como: el cobre y sus aleaciones, el aluminio y sus aleaciones.

Procedimiento

•  Magnitud de la carga de prueba:

La carga para la prueba de dureza Brinell estándar es de 3000kgf, 1500kgf o 500kgf. Es deseable que la carga de la prueba sea de tal magnitud que el diámetro de la huella este entre 2.5 a 6.00 mm. No es obligatorio el que la prueba cumpla estos intervalos de carga pero debe tomarse en cuenta que pueden obtenerse diversos valores de Dureza Brinell si sé varia la carga a la especificada usando un balín de 10 mm. Para materiales más blandos en ocasiones se ocupan cargas de 250kgf, 125kgf o 100kgf. La carga usada debe anotarse en los informes. 

• Espaciamiento de las huellas:

La distancia del centro de la huella a la orilla de la probeta o a la orilla de otra huella debe ser cuando menos tres veces el diámetro de la misma.

• Aplicación de la carga de prueba:

La carga de prueba debe aplicarse a la probeta lenta y uniformemente. Aplicar toda la carga de prueba por 10 s a 15 s excepto para ciertos metales blandos (suaves.)

• Medición de la huella diámetro:

En la prueba deben medirse dos diámetros de la huella perpendiculares entre sí. Y su valor promedio se usa como base para calcular el número de dureza Brinell, estas mediciones comúnmente son tomadas con un microscopio portátil a bajos aumentos que tiene una escala fija en el ocular.

Este ensayo tiene una serie de restricciones:

• No es recomendable para valores de dureza superiores a 500 HB si la bola del penetrador no es de carburo de volframio.
• Sólo es adecuado para materiales de espesor grueso, ya que las huellas que se obtienen son nítidas y de contornos bien delimitados. Si se aplica a materiales de espesores pequeños se deforma el material y los resultados obtenidos son erróneos. En estos casos se deberá disminuir la carga aplicada, con lo que las huellas serán menos profundas y el diámetro del penetrador, para que el diámetro de la huella quede comprendido entre D/4 y D/2
• Cuando la deformación es pequeña, se cometen errores significativos al medir el diámetro de la huella.

Cuando damos la dureza Brinell de un material damos los siguientes datos

[pic 6]

1. Procedimiento experimental

1. Seleccionar el diámetro de la bola de acero y el peso de la carga de prueba.[pic 7]
2. Se coloca esférico y se selecciona la carga en el durómetro.
3. Colocar la probeta sobre la plataforma, girando la manivela se elevara hasta que la probeta toque el identador de bola ligeramente y seguir girando hasta la posición estándar prefijada por el durómetro.

1. Accionar la carga usando la palanca de carga del durómetro; esperar 30 segundos.

[pic 8]

1. Levantar la palanca, girar la manivela a sentido contrario para que se aleje del indentador y pueda ser retirada.
2. Una vez ya retirado se medirá el diámetro de la indentacion con el microscopio.[pic 9]

1. Se tomara apuntes de las medidas para luego hacer los cálculos respectivos para hallar la dureza.
2. Repetir el procedimiento para la otra probeta

1. Toma de datos

• Acero 1020

• 1839N
• Indentador esférico de 2.5 mm

[pic 10]

• Acero 1045

• 1839N
• Indentador esférico de 2.5 mm

[pic 11]

1. Análisis de datos

• Para  Acero 1020

[pic 12]

 [pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

HB =133.20

• Para Acero 1045

[pic 16]

[pic 17]

HB =170.40

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