Introducci:n La práctica número 4 se llevara a cabo en el laboratorio laboratorio de ensayos ensayos de materiales materiales ubicado dentro del hangar de la ESIME Tecomán con el motivo de reforzar los conocimientos obtenidos en el saln de clase! donde determinaremos el tipo de dureza de un material a una fuerza gradualmente aplicada! traba"aremos con los datos obtenidos para crear una tabla de #úmero de prueba contra unidades $oc%&ell '! ( y )* +espu,s de realizar la tabla obtendremos el promedio de todas las pruebas aplicadas al material! con el motivo de calcular un promedio y compararlo con el del material propio si es -ue se conoce! realizándolo mediante una manera práctica y dinámica*
Marco Te:ri Te:rico co Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformacin elástica! plástica y destruccin! en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo! más duro! el cual c ual no sufre deformaciones residuales .indentador penetrador/! de determinada forma y dimensiones* Surgi la necesidad de desarrollar otros m,to m,todos dos de deter determi mina naci cin n de la dure dureza za llev llevan ando do al desa desarr rroll ollo o de m,to m,todos dos como como el $oc%&ell! en el cual la medicin de la dureza es mucho más ágil y ob"etiva*
El m,todo de $oc%&ell aun-ue es un m,todo de indentacin no pretende de manera directa medir la dureza a trav,s de la determinacin directa de la magnitud de los esfuerzos de contacto! sino -ue la define como un número arbitrario! inversamente proporcional a la penetracin del indentador* El estándar 'STM E0123 define el número de dureza $oc%&ell como un número derivado del incremento incremento neto en la profundidad profundidad del indentador indentador cuando la fuerza en el indentador es increm increment entada ada desde desde una fuerza fuerza previa previa .preli .prelimin minar ar espec5 espec5fic fica/ a/ hasta hasta una fuerza fuerza total total .espec5fica/ y luego retornada al valor de fuerza previa* El es-uema de determinacin de la dureza según $oc%&ell se e6pone en la figura*
7igura* Es-uema de medicin de la dureza $oc%&ell 'l comienzo el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra ba"o la accin de la carga previa 83! la cual se mantiene hasta el final del ensayo* Esto garantiza una mayor e6actitud del ensayo ya -ue e6cluye la influencia de las vibraciones y de las irregularidades de la delgada capa superficia superficial* l* +espu,s se e6pone la probeta probeta a la accin de la carga total total 8f 9 83 : 80! y la profundidad de penetracin aumenta* Luego de retirada la carga principal 80! en el sistema probeta2indentador ocurre una recuperacin elástica! ya -ue sobre el actúa slo la carga previa 83! siendo posible la medicin de la profundidad de penetracin h! la cual determina el número de dureza $oc%&ell .;$/* 8ara 8ara determ determina inarr la dureza dureza $oc%&el $oc%&elll se utiliz utilizan an dos tipos tipos de indent indentador adores< es< el cnico2 cnico2 esferoidal de diamante y el de bola .acero o carbono de tungsteno/ de varios diámetros* Entr Entree el númer número o de $oc% $oc%&e &ell ll y la prof profun undi dida dad d de la impr impron onta ta h e6is e6iste te la sigu siguie ient ntee dependencia<
+e estas frmulas se deduce -ue cada unidad de dureza $oc%&ell corresponde a una penetracin de 3!33= mm y -ue el valor de dichas unidades debe ser restado de cierto >tope? para -ue haya coherencia< a menor profundidad de penetracin mayor será el número de $oc%&ell y viceversa* En la práctica no hay necesidad de usar estas frmulas! ya -ue los indicadores de las má-uin má-uinas as de $oc%&e $oc%&ell ll de manera manera automá automátic ticaa realiz realizan an estas estas operac operacion iones es mostra mostrando ndo direct directame amente nte el número número de dureza dureza en sus diales* diales* Esta Esta caract caracter5 er5sti stica ca gran"e gran"e para para este este m,todo una gran popularidad* El estándar define las caracter5sticas geom,tricas de los indentadores* 8ara el penetrador cnico esferoidal se muestran en la figura<
Las bolas son similares a las del m,todo (rinell y tienen los siguientes diámetros< ∅ 0@1?B ∅ 0@4?B ∅ 0@=?*
∅ 0@0A?B
Las cargas a aplicar pueden ser<
' partir de las combinaciones posibles de distintos indentadores y cargas! el estándar 'STM E01 define 0C escalas diferentes de durezas $oc%&ell* Se muestra la tabla -ue las define define!! tomada tomada direct directame amente nte de dicho dicho estánd estándar ar** En esta esta tabla tabla se muestr muestraa tambi, tambi,n n la aplicabilidad de cada tipo de prueba* Tabla 0* Escalas de dureza $oc%&ell
En la práctica las escalas más difundidas son la ( y )* El número de dureza $oc%&ell se denota como ;$ seguido de la letra mayúscula de la escala as5< A4 ;$) Esta notacin indica una dureza $oc%&ell de A4 unidades en la escala ) .diamante! carga total 0C3 %gf/ )uando se utiliza una bola como indentador! la designacin de la escala es seguida por la letra >S? si es de acero o >D? si es de carburo de tungsteno*
E;uipo Utili&ado Utili&ado 8ara los ensayos durmetro $oc%&ell se usa el escleroscopio ;82=C3
Condiciones del Ensayo Dureza Rockwell C Cara !"#ima $%& k 'nden(ador ó Pene(rador pun(a diaman(e Escala de =3 a 13 $oc%&ell ) Escala #egra 2222Indentador de diamante Materiales< 'cero! 'luminio! 'luminio! (ronce y Latn )olerancia )olerancia *+ , $-% Rockwell C .RC
%esarrollo %U'E-A 'OC<=ELL C Prue#a 1 a un 2loc( Acero 8rueba $ / 1 2 %
Dureza Rockwell C .RC /0-% 1$ 1$ 1$ 1$-%
Promedio Promedio =
29.5 + 31 + 31 +31 + 31.5 5
=
154 5
= 30.8
alor alor de dureza del blo-ue normalizado9 0*= ;$) alor alor de dureza calculado93*1 ;$)
7 a un 2alero con Trata>iento Tér>ico Acero 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell C .RC 31-% 3/-% 31-%
Promedio Promedio =
63.5 + 62.5 + 63.5 3
=
379 6
=63.16
alor de dureza calculado93*1 ;$)
Prue#a / a un 2alero pe;ue?o con Trata>iento Trata>iento Tér>ico Acero Acero 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell C .RC 31-% 31-% 3/
Promedio Promedio =
63.5 + 63.5 + 63 3
=
190 3
=63.333
alor de dureza calculado9A* ;$)
+F$EG' $H)DELL ' Escala #egra )arga minima A3 %g Indentador punta diamante $ango de tipo de Material< A3 a 033 +uros A3 a 3 Suave
Prue#a 1 a un Alu>inio Alu>inio 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell A .RA /4 /3-% /4
Promedio Promedio =
27 + 26.5 + 27 3
=
161 6
=26.8333
alor de dureza calculado9=A*1 ;$' Prue#a 7 a un Lat:n 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell A .RA 15 15 14-%
Promedio Promedio =
38 + 38 + 37.5 3
=
227 6
= 37.8333
alor de dureza calculado9J*1 ;$'
Prue#a / a un Acero Acero 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell A .RA %$-% %$-% %$-%
Promedio Promedio =
51.5 + 51.5 + 51.5 3
=
103 2
=51.5
alor de dureza calculado9C0*C ;$' Prue#a $ a un 2alero pe;ue?o 8rueba $ / 1
para durezas suaves Indentador esfera de aceros para Indentador
1 16
pulg
Escala de 3 033
Prue#a 1 a un 2lo;ue Tolerancia :@2 =
8rueba $ / 1 2 %
Dureza Rockwell 6 .R6 0/-% 0/ 0/-% 0$-% 01
Promedio Promedio =
92.5+ 92 + 92.5 + 91.5 + 93 5
=
923 10
=92.3
alor de dureza del blo-ue normalizado9 K0*1 ;$) alor de dureza calculado9K=* ;$(
Prue#a 7 a un Lat:n 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell 6 .R6 %1 %$-% %/-%
Promedio Promedio =
53 + 51.5 + 52.5 3
=
157 3
=52.333
alor de dureza calculado9C=* ;$( Prue#a / a un Co#re 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell 6 .R6 22-% 23 2&-%
Promedio Promedio =
44.5 + 46 + 40.5 3
131 =
3
= 43.6667
alor de dureza calculado94*AAAAJ ;$(
Prue#a $ a un Alu>inio Alu>inio 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell 6 .R6 5/-% 4 -% 5 -%
Promedio Promedio =
82.5 + 7.5+ 82.5 3
=
115 2
=57.5
alor de dureza calculado9CJ*C;$(
Prue#a 9 a un Acero Acero 8rueba $ / 1
Dureza Rockwell 6 .R6 51-% 52-% 52-%
Promedio Promedio =
83.5 + 84.5 + 84.5 3
=
505 6
=84.16667
alor de dureza calculado914*0AAAJ;$(
Evidencias 7otográficas
)onclusin Es de suma importancia este tipo de ensayo en la industria! ya -ue podemos hacer pruebas a cada material para conocer el grado de +ureza de cada uno de estos para tener en mente cuanta carga puede soportar el material antes de deformarse* Se debe tener especial cuidado en -ue las mediciones de dureza muestren resultados dentro de los l5mites permitidos! de no ser as5 se debe echar mano de otra escala u otro m,todo de medicin de dureza*