UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA Facultad de Ciencias e Ingenierías Físicas y Formales
INGENIÉRÍA INDUSTRIAL Practica Nº3 Titulo: Ensayo de dureza Brinell Integrantes: Choquehuayta Ancasi Leslie Docente: Rolardi Mario Valencia Becerra Grupo: 1 Arequipa-Perú 2016
Índice
RESUMEN....................................................................................................... 4 INTRODUCCIÓN.............................................................................................. 4 OBJETIVO GENERAL:....................................................................................... 5 OBJETIVO PARTICULAR:.................................................................................. 5 RECURSOS..................................................................................................... 5 Marco Teórico................................................................................................... 6 Cuerpo de Trabajo............................................................................................. 9 Ejercicios y Cuestionario.................................................................................. 10 CONCLUSIONES:........................................................................................... 11 Bibliografía..................................................................................................... 11
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INDICE DE FIGURAS FIGURA1: Durometro…………………………………..………………………….5
Figura 1:Indentador de billa de acero ……………………………………………6 Figura 3: Diametro de huella. ………………………………………………….....7
INDICE DE TABLAS La tabla 1:Nos muestra los diámetros de billa y valores de carga que suelen utilizarse en un ensayo Brinell. ………………………………………………………………………..7
La tabla 2: Los valores de la dureza Brinell………………………………..………8
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RESUMEN Se sabe experimentalmente que él numero de dureza Brinell de casi todos los materiales esta influenciado por la carga de penetración, el diámetro del balín y las características elásticas del mismo. En general debe usarse un balín de 10 mm de diámetro y de una composición química adecuada con cargas de 29420 N, 14710 N o 4903 N (3000 kgf, 1500 kgf O 500 kgf) dependiendo de la dureza del material que va a probarse. Aunque los números de dureza Brinell pueden variar conforme la carga de prueba usada con el balín de 10 mm, cuando se usen balines más pequeños en probetas delgadas, los resultados de las pruebas generalmente corresponden a los obtenidos con el balín de 10 mm de diámetro, cuando la relación de la carga de prueba al cuadrado del diámetro del balín se mantiene constante.
INTRODUCCIÓN Para ésta práctica se dio un breve repaso del funcionamiento de la máquina universal de pruebas mecánicas, así como el desarrollo de la práctica, también se nos dio la formula para encontrar la dureza Brinell de cada uno de los ensayos.
OBJETIVO GENERAL:
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Que el alumno conozca el funcionamiento de una máquina universal para ensayos o pruebas mecánicas de materiales, así como los lugares de aplicación de ésta máquina en la industria, también es importante conocer los riesgos que representa el uso inadecuado de la máquina universal. OBJETIVO PARTICULAR: Que el alumno reafirme los conocimientos adquiridos del manejo de la maquina universal, y que el alumno adquiera destreza en el manejo de la misma desarrollando pruebas o ensayos durante el presente curso. RECURSOS Materiales. o Acero SAE 1045. o Acero SAE 1020. o Bronce. Herramientas. o Papel Lijar. Maquinas.
FIGURA1:
Durometro.Fuente: Propia
Equipos. o Durometro Brinell. Equipo de protección personal. o Mandil protector. o Guantes. 5
o Lentes protectores.
Otros.
Marco Teórico Este método de ensayo determina de la dureza de Brinell en materiales metálicos. Desarrollado por Johan Brinell en 1900, utiliza como indentador una billa de acero duro cuyo diámetro D puede tener los siguientes valores: 10, 5 y 2.5 mm (Figura 1). Figura 2:Indentador de billa de acero. Fuente: Wikipedia
La dureza Brinell de un material ensayado, se encuentra dividiendo la carga P (kg)entre el área de la superficie de la huella (mm 2).Después de retirada la carga P queda una huella en el material, la misma que queda representada por su diámetro d y su altura de penetración h ( h y d se miden en mm).El valor de la carga P varía, por lo general, entre 250 y 3000 kg. Con incrementos de250 kg.El valor de la dureza Brinell (HB) suele calcularse en función del diámetro de la huella d (Figura 1)
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Está demostrado que para obtener el mismo valor de dureza, empleando distintas billas y cargas, deben producirse huellas geométricamente semejantes (d / D = Cte.), para lo cual basta que se cumpla la siguiente relación:
La tabla 1:nos muestra los diámetros de billa y valores de carga que suelen utilizarse en un ensayo Brinell. .Fuente: Wikipedia
Recomendaciones importantes para la ejecución del ensayo de dureza Brinell son las siguientes:
La superficie de la muestra debe ser plana y lisa. El diámetro de la huella debe ser mayor a D/4 y menor que D/2. Cuando se utilice una billa de acero duro el valor de la dureza no debe ser mayor a 450 HBS.Para materiales muy duros se deberá utilizar una billa de WC, lo cual nos permite medir durezas de hasta 700 HBW.
El espesor de la muestra debe ser, por lo menos, mayor a 10 veces la altura de penetración (h). Entre los centros de dos huellas adyacentes debe existir un adistancia mayor a 3 d. Entre el centro de la huella y el borde de la muestra debe existir una distancia mayor a 2.5 d. Para el caso de materiales blandos como Pb, Sn,Zn, etc. Suele requerirse mayor tiempo de aplicación de carga. El valor del diámetro de la huella (d) debe ser el promedio de dos mediciones hechas en 2 direcciones perpendiculares (Figura 2).
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Figura 3:Diametro de huella. Fuente: IVK
El diámetro de la hendidura debe ser de entre 24 y 60% del diámetro de la bola.Los valores de la dureza Brinell se dan en la Tabla 2. La tabla 2: Los valores de la dureza Brinell .Fuente: Wikipedia
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No es obligatorio que las pruebas de Brinell se ajustan a la escala de dureza de la Tabla 2. Debe tenerse en cuenta que a diferentes durezas Brinell se puede no Obtener para un material dado mediante el uso de diferentes fuerzas sobre el mismo tamaño de la bola. Para el propósito de obtener una escala continua de valores, puede ser deseable usar una sola fuerza para cubrir la completa gama de dureza para una clase dada de materiales. La prueba de dureza Brinell no se recomienda para materiales por encima de650 HBW. Las comparaciones directas de los números de dureza Brinell para pruebas con diferentes escalas se pueden hacer sólo si la proporción deld iámetro forzado se mantiene (Tabla 2).Los ensayos de la dureza Brinell realizados en el mismo material de ensayo, pero utilizando diferentes diámetros de fuerza, producen diferentes números de dureza Brinell.
Cuerpo de Trabajo A)
R E S U L TA D O S
Elabore una tabla comparativa con los valores de dureza Rockwell de todos los materiales. Recuerde que el valor de la dureza es el promedio de todas las mediciones que se realice.
1
Material Acero 1045
Ecuación 2.5− √ 2.5 −1.098 π ( 2.5 ) ¿ 2(187.5) HB= ¿ 2
2
Dureza 191.32
2
Acero 1020
2.5− √ 2.52 −1.252 π ( 2.5 ) ¿ 2(187.5) HB= ¿
142.55
3
Bronce
2.5− √ 2.52 −0.8162 π ( 2.5 ) ¿ 2(62.5) HB= ¿
113.74
Observaciones La dureza del acero normalizado, según la escala de dureza Brinell, es 187. Tiene un buena combinación de resistencia y ductilidad y puede ser endurecido o carburizado. El bronce alcanza grandes resistencias mecánicas,
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4
Aluminio
2.5− √ 2.52 −1.0242 π ( 2.5 ) ¿ 2(31.25) HB= ¿
36.28
Es un material blando y maleable.
Ejercicios y Cuestionario 1
¿En qué casos se utilizara la prueba de dureza Brinell? Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o penetrador usado es una bola deacero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3.000 kilopondios.
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¿Qué características particulares presenta el ensayo de dureza Brinell? Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de wolframio. Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6 mm de espesor. Estima resistencia a tracción.
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Una pieza de acero se ha sometido al ensayo de dureza Brinell. Sabiendo que el diámetro de la bola es de 10mm y que el diámetro de la huella es de 4mm, hallar la dureza de la pieza. 10−√ 10 2−4 2 π ( 10 ) ¿ 2( 3000) HB= ¿ HB=228.81
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¿ Para determinar la dureza Brinell de un material se ha utilizado una bola de 5mm de diámetro y se ha elegido una constante de 30 (grado fuerza), obteniéndose una huella de 2.3mm. de diámetro. Calcular: i. Dureza Brinell de material. 5−√ 52−2.32 π ( 5) ¿ 2(750) HB= ¿
10
HB=170.4 ii. Profundidad de la huella.
f=
5−√ 52−2.32 2 f=0.28
CONCLUSIONES:
No puede hacerse sobre materiales muy duros o muy blandos. No es válido para probetas delgadas. Es recomendable que el espesor del material
sea, al menos, diez veces la profundidad de la huella. No es apta para superficies endurecidas superficialmente. No es apta para superficies endurecidas superficialmente.
Bibliografía Caldas, U. D. (17 de Noviembre de 2010). Grupo de invertigacion de sistemas de potencia. Obtenido de Grupo de invertigacion de sistemas de potencia: http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/RAIZDC/contenidoprogr amatico/capitulo1/carga.html Gacia, E. (20 de Marzo de 2013). monografias.com. Obtenido de http://www.monografias.com/trabajos59/.shtml Luque, M. (25 de Enero de 2011). SoloCiencia. Obtenido de http://www.solociencia.com/ensayosdestrucitvos-estructura-materia.htm Wikipedia. (s.f.). Wikipedia. Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Variable_estadística
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