“Año de la Diversifcación Productiva y Fortalecimiento de la Educación”
UNIVERIDAD NA!I"NA# DE# !A##A" Escuela Pro$esional de In%enier&a 'ec(nica
INFORME DE LABORATORIO
IN)ENIER*A DE 'A+ERIA#E II “Ensayo de Dure,a -rinell”
Pro$e o$eso sora ra..
AP" AP"#IN #INARI" ARI" PE/ PE/A0 'ar ar&a &a #uisa uisa
Alumno.
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!ódi%o.
456744889:
-ellavista ; !allao 684: A
Universidad Nacional del !allao
#a
+auina : Pro
I.
8
DEFINICIÓN DE DUREZA.-
6
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#a
Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformacin el!stica" pl!stica # destruccin" en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo" m!s duro" el cual no sufre deformaciones residuales $indentador penetrador%" de determinada forma # dimensiones. El est!ndar AS&' E ()-*+ define la dureza ,rinell como un mtodo de ensa#o por indentacin por el cual" con el uso de una m!uina cali/rada" se fuerza una /ola endurecida" /a0o condiciones espec1ficas" contra la superficie del material a ensa#ar # se mide el di!metro de la impresin resultante lue2o de remo3er la car2a $fi2ura (%.
Fi2ura (. S1m/olos ue descri/en la dureza ,rinell. Atenindonos a la definicin" el n4mero de dureza ,rinell $como esfuerzo de contacto%" es la relacin de la car2a 5 ue efect4a el indentador esfrico de di!metro D" al !rea de la superficie de la 6uella7
8,S para los casos en ue se utilice /ola de acero 8,9 para cuando se utilice /ola de car/uro de tun2steno El carburo de tungsteno es un compuesto cer!mico formado por tun2steno # car/ono. 5ertenece al 2rupo de los car/uros con composicin u1mica de 9:C 6asta 9;C. En la pr!ctica se usa la si2uiente frmula de tra/a0o7
Donde7 D < es el di!metro de la /ola en mm F < es la car2a aplicada en =2f d < es el di!metro medio de la indentacin en mm. El mtodo est!ndar como tal se realiza /a0o las si2uientes condiciones7 Di!metro de la /ola $D% 7 () mm Car2a $F%7 :))) =2f Duracin de la car2a $t%7 () ... (> s 5
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#a
En el caso de realizarse el ensa#o /a0o estas condiciones el n4mero de dureza ,rinell se denota sin nin24n sufi0o. E0emplo7
??) 8, Esta notacin indica una dureza ,rinell de ??) /a0o las condiciones est!ndar arri/a nom/radas. $()@:)))@(>%. Si por al2una razn no pueden aplicarse las condiciones est!ndar es posi/le aplicar car2as menores # utilizar indentadores esfricos de di!metros menores $estas mediciones no se consideran como est!ndar%. En este caso la o/tencin de resultados compara/les de los ensa#os ei2e la o/ser3acin del criterio de seme0anza ue para el caso dado corresponde a la constante de la relacin de la car2a respecto al cuadrado del di!metro de la /ola $o/sr3ese la frmula de dureza%" es decir" P D
2
= const
Se toma esta relacin i2ual a :)" () # ?"> se24n la naturaleza # dureza supuesta del material in3esti2ado $3er ta/las de aneo%. En el caso de realizarse el ensa#o /a0o condiciones distintas a las est!ndar # atendiendo a la consideracin anterior" la dureza ,rinell se denota tam/in como 8," pero con la adicin de sufi0os ue indiuen el di!metro de la /ola" la car2a # el tiempo de aplicacin de la misma. E0emplo7
;: 8, ()@>))@:)
Esta notacin indica una dureza ,rinell de ;: medida con una /ola de () mm de di!metro # una car2a de >)) =2f aplicada durante :) s. 5ara la esco2encia de la relacin de car2a # la correspondiente com/inacin de di!metro de /ola # car2a a aplicar se poseen ta/las ampliamente conocidas. Se muestran en el aneo ? las ta/las tomadas $con al2unos cam/ios # adiciones%" del manual de la m!uina de dureza ,rinell. Se de/e tener sumo cuidado en ue el di!metro de la 6uella est entre el ?B # ;) del di!metro de la /ola. Es decir" para las condiciones est!ndar $/ola de @() mm%" el di!metro de la 6uella de/e estar entre ?"B # ; mm. En la literatura se considera ue la 6uella ideal es de d< )":*> D.
II.
,GE&IHS.-
Desarrollar en su totalidad el ensa#o si2uiendo la norma AS&' E (). E3aluar la propiedad de dureza de la pro/eta. Conocer el funcionamiento de los euipos a utilizar.
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III.
#a
'AUINARIA" 'A&ERIAJES E INS&RU'EN&S DE 'EDIDA.-
Máquina7
5ara los ensa#os ,rinell se usa el escleroscopio" del cual se muestra su aspecto 2eneral. Este aparato sir3e para la medicin tanto de dureza ,rinell como Hic=ers. Aplica car2as 6asta de ?>) =2f" por lo ue es necesario aplicar los criterios de seme0anza de los ue se 6a/l arri/a. 5osee incorporado un microscopio de medicin" el cual posee una resolucin de )"))(mm. Aspecto 2eneral del esclermetro El est!ndar AS&' E () presenta las si2uientes ei2encias a las m!uinas de medicin de dureza
,rinell7 el diseKo de/e ser tal ue se eclu#a cualuier mecimiento o mo3imientos laterales del indentador o de la pro/eta durante la aplicacin de la car2a. En las m!uinas ue usan pesos muertos" para la aplicacin de la car2a de/en e3itarse las so/recar2as al momento de la aplicacin de la fuerza causadas por la inercia del sistema.
Probetas:
Se ensa#ar!n la pro/eta de aleacin de aluminio.
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#a
El est!ndar AS&' E () presenta las si2uientes ei2encias a las pro/etas usadas para la medicin de la dureza ,rinell7 para e3itar ue el efecto de la indentacin aparezca en el lado opuesto de la pro/eta" el espesor de sta de/e ser al menos () 3eces m!s ue la profundidad de la indentacin. Cuando sea necesario" la superficie de/e ser li0ada # pulida de manera ue se o/ser3en con claridad los /ordes de la 6uella en el momento de la medicin con la precisin necesaria. Se de/e tener cuidado de no so/recalentar la superficie en los procesos de pulimento.
Indentadores:
Ja /ola est!ndar para el ensa#o de dureza ,rinell de/e tener () mm de di!metro con una des3iacin no ma#or de )"))> en cualuiera de los di!metros. Jas /olas m!s peueKas tienen di!metros # tolerancias como se muestra en la si2uiente ta/la.
Jas /olas de car/uro de tun2steno de/en tener una dureza Hic=ers $8H% de al menos (>)) $actualmente no se recomiendan /olas de acero%. Ja prue/a de dureza ,rinell no se recomienda para materiales ue ten2an una dureza superior a ;>) 8,9. 9
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#a
Jas /olas de/en estar ecelentemente pulidas # li/res de defectos en su superficie. Jas /olas no de/en sufrir deformaciones residuales m!s altas ue las indicadas en la ta/la.
Microscopio o Vernier:
Se24n el est!ndar las di3isiones de la escala del microscopio o 3ernier" utilizado para la medicin del di!metro de la 6uella de/er!n ser tales ue permitan la medicin del di!metro de )"( mm # la estimacin del di!metro a )")> mm.
IH.
REAJIZACIÓN DEJ ENSAL.-
Como el ensa#o se realiza /a0o la estricta super3isin # direccin del profesor # monitor" slo se dar!n au1 al2unas recomendaciones adicionales. (. De acuerdo al material de la pro/eta se de/e esco2er el 2rado de fuerza $5@D? % se24n ta/la aneo ?. Es decir7 Acero 7 :) Jatn7 () Aleacin de aluminio7 () ?. A partir del 2rado de fuerza # atendiendo las car2as posi/les de aplicar en la m!uina" esco2emos la com/inacin m!s con3eniente de car2a # di!metro de indentador. Acero7 D < ?"> mmM 5 < (+*"> =2f. Jatn7 D < ?"> mmM 5 < ;?"> =2f. Aleacin de aluminio7 D < ?"> mmM 5 < ;?"> =2f. B. Se realizar!n entre ( # ? indentaciones por pro/eta" teniendo en cuenta ue la separacin del /orde de la pro/eta # de una 6uella al /orde de la otra de/e ser ma#or a ?"> 3eces el di!metro de la 6uella. 7
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#a
&RA&A'IEN& E IN&ER5RE&ACIÓN DE JS DA&S Jos datos de di!metro de cada impronta" tomados en direcciones perpendiculares" se promedian # mediante la frmula de tra/a0o" < ? - O P se determina la dureza ,rinell. 5ara o/tener un dato consolidado se promedian las durezas o/tenidas en todas las indentaciones de cada pro/eta. Este n4mero se redondea 6asta unidades enteras $tres cifras si2nificati3as%. Jos resultados se presentan escri/iendo la notacin est!ndar correcta. E0emplo7 5ro/eta de acero 7 ??( 8, ?">@(+*">@(> I
H.
HI.
DISCUSIÓN.-
CNCJUSINES.-
Un an!lisis de la anterior definicin nos lle3a a las si2uientes conclusiones7 Ja dureza" por definicin" es una propiedad de la capa superficial del material" no del material en s1. Jos mtodos de dureza por indentacin presuponen la presencia de esfuerzos de contacto" por lo tanto la dureza puede ser cuantificada como tal. El indentador o penetrador no de/e sufrir deformaciones residuales.
HII.
,I,JIQRAFIA.-
https://tecnolowikia.wikispaces.com/Ensayo+Dureza+Brinell
e-ducativa.catedu.es/44700!"/aula/.../4#$/.../4%ensayo%&rinell.html www.mono'ra(ias.com * isica
B
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HIII.
#a
ANES.&A,JA DE SEJECCIÓN DE JS QRADS DE FUERZA
&A,JA DE SEJECCIÓN DE DI'E&RS L 'AQNI&UD DE FUERZA
C