“Año de la Promoción de la Industria Responsable y el Compromiso Climático“

TEMA:

“ENSAYO DE DUREZA”

FACULTAD:

Tecnología Mecánica Eléctrica.

CURSO:

Materiales.

PROFESOR:

Jorge Pérez.

CICLO:

III

INTEGRANTES:

- Riva Arteta, Glenn.

- Tamayo Infante, Sandra.

- Cruz Tapia, Enrique.

- Agüero Silva, Julio.

2014

ÍNDICE

I. OBJETIVOS.....................................................................................................................3

II. FUNDAMENTO TEÓRICO..............................................................................................3

III. MATERIALES..............................................................................................................5

3.1. Equipos:...................................................................................................................5

3.2. Materiales:................................................................................................................5

3.3. Herramientas:..........................................................................................................5

IV. PROCEDIMIENTO.......................................................................................................6

V. RESULTADOS OBTENIDOS..........................................................................................6

ACTIVIDAD N°1...................................................................................................................6

VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS....................................................................................7

ACTIVIDAD N°2...................................................................................................................7

ACTIVIDAD N°3...................................................................................................................9

VII. OBSERVACIONES....................................................................................................11

VIII. CONCLUSIONES.......................................................................................................11

HOJA DE TRABAJO............................................................................................................12

ANEXOS................................................................................................................................14

I. OBJETIVOS

1. Realizar el ensayo de dureza a diferentes materiales de ingeniería, siguiendo el

procedimiento adecuado.

2. Interpretar los resultados del ensayo y explicar el comportamiento de los

materiales ensayados según los requisitos del diseño.

3. Reconocer los diferentes métodos de medición y comparar sus ventajas y

desventajas.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

Dureza:

La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la

penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes.

Ensayo de dureza:

Es una prueba técnica que obedece a un procedimiento normalizado que nos

permite cuantificar el grado de penetrabilidad que tiene un material. Dentro de los

procedimientos tenemos el ensayo de dureza Brinell, Rockwell, Vickers, etc.

Dureza Brinell:

El ensayo de dureza Brinell consiste en presionar la

superficie del material a ensayar con una bolilla de

acero muy duro, produciéndose la impresión de un

casquete esférico correspondiente a la porción de la

esfera que penetra.

Dureza Rockwell:

Al igual que en el ensayo Brinell la dureza se determina en

función del grado de penetración de la pieza a ensayar a

causa de la acción del penetrador bajo una carga estática

dada.

Además el ensayo Rockwell no requiere la utilización de

formula alguna para la determinación de la dureza. Esta se

obtiene directamente del dial indicador de la máquina ya que

la misma está dada por el incremento de profundidad de

penetración debido a la acción del penetrador, el cual puede

ser una bolilla de acero o un cono de diamante.

Dureza Vickers:

Ensayo a la dureza Vickers, es el que se emplea para determinar la dureza de un

material mediante la penetración en él de un diamante de forma piramidal. Se

emplea fundamentalmente en los ensayos de materiales de gran dureza y de las

piezas con secciones muy pequeñas, o en capas muy finas exteriores.

III. MATERIALES

III.1. Equipos:

1. Durómetro Portátil Equotip 3

2. Durómetro zwick / Roell

III.2. Materiales:

1. Aluminio

2. Bronce

3. Acero inoxidable

4. Cobre

5. SAE 1045

6. Latón

7. Zamac

8. Acero de construcción

9. Polietileno

10.PVC

11.Acrílico, Poliamida.

III.3. Herramientas:

1. Lija

IV. PROCEDIMIENTO

IV.1. MEDICIÓN DE LA DUREZA DE UN MATERIAL

IV.1.1.Condiciones para la medición:

a) Deformación de la superficie:

Daños en la unidad y valores medidos erróneamente, por lo tanto no deberá

haber deformaciones superficiales o por calor en el punto de prueba.

b) Muestras con sujeción insuficiente:

Valores medidos incorrectamente se debe tomar precauciones especiales para

las muestras que pesan menos de 5Kg.

V. RESULTADOS OBTENIDOS

ACTIVIDAD N°1

HOJA DE TRABAJO N°1: EQUIPO EQUOTIP 3

MATERIALES

NÚMERO DE DUREZA SEGÚN MÉTODO DE ENSAYO

HB HV HRCResistencia a la

tracción

Latón 152 160 84SAE 1045 166 175 88

Bronce 90 94 56Cobre 162 171 87 4.200 kg./ cm2

Aluminio 56 59 25 6.000 kg/mm2Zamac 90 94 56 47.5 kg./ cm2

Acero de construcción

149 157 83

Acero inoxidable

174 183 90

HOJA DE TRABAJO N°2: EQUIPO ZWICK / ROELL

MATERIALESNÚMERO DE DUREZA SEGÚN MÉTODO DE

ENSAYO

A D(10N) D(23N)

Acrílico 52,2 20,3 29,9

PVC 48,7 16,9 29,1

Poliamida 57,6 21,4 28,6

Polietileno 0 0 0

VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS

ACTIVIDAD N°2

MATERIALE

S

NÚMERO DE DUREZA SEGÚN MÉTODO DE ENSAYO

HB HV HRC OBSERVACIONES

Acero

inoxidable174 183 90

Tienen gran resistencia

mecánica.

SAE 1045 166 175 88

Resistencia bastante buena.

Tiene buenas propiedades de

impacto y mecanización.

Cobre 162 171 87

Las propiedades del cobre lo

hacen un material útil en las

aplicaciones de cableados,

utensilios.

Latón 152 160 84

El Latón puede ser rechazado,

troquelado, torneado,

taladrado, soldado, estirado y

pulido.

Acero de

construcción149 157 83

Alta resistencia a la tracción,

se deja mecanizar.

Zamac 90 94 56 Resistencia al impacto media.

Bronce 90 94 56

Resiste bastante al calor,

hasta mejor que los aceros.

Buena resistencia a la

tracción.

Aluminio 56 59 25Es un material ligero, por tanto

de fácil mecanizado.

MATERIALEQUIPO ZWICK

A D(10N) OBSERVACIONES

Poliamida 57,6 21,4Es el más duro en la categoría de

los plásticos.

Acrílico 52,2 20,3 Es duro y frágil también.

PVC 48,7 16,9Utilizado mucho en tuberías es

duro, y de fácil mecanizado.

Polietileno 0 0

Es bastante elástico, tanto que el

equipo no era adecuado y no midió

su nivel de dureza.

ACTIVIDAD N°3

Elabore un cuadro comparativo señalando las diferencias y similitudes entre diferentes métodos de dureza.

PRINCIPALES MÉTODOS DE DUREZA

Dureza Rockwell

Es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado.

Dureza Brinell

Es una escala de medición de dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar.

Dureza Knoop

Es una prueba de micro dureza, un examen realizado para determinar la dureza mecánica especialmente de materiales muy quebradizos o láminas finas, donde solo se pueden hacer hendiduras pequeñas para realizar la prueba.

IMPORTANCIA DE MEDIR LA DUREZA DE UN MATERIAL

La medición de la dureza es importante ya que esta es diferente para cada

materia, hay ciertos trabajos en los que requerimos un material resistente a

deformaciones, a los golpes, al desgaste, por lo tanto no podemos utilizar el

mismo material para todas las herramientas, maquinas, utensilios y

objetos que requerimos utilizar.

Para cada trabajo requerimos una cierta dureza, por lo tanto, no podemos utilizar

un material o metal blando para un trabajo rudo, así mismo, no se puede utilizar

un material con alta dureza en un lugar donde no se le requiere, por eso debemos

tomar medidas de dureza, para determinar y especificar cada

uno de los materiales utilizados. Hay una gran diversidad de

materiales, entre ellos los diferentes tipos de aceros, aluminio. Plato, hierro

colado, plomo, y cada uno tiene sus propias propiedades y especificaciones de

trabajo.

MÈTODOS PARA MEJORAR LA DUREZA DE UN MATERIAL

Tratamiento térmico

Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento

y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de

permanencia, velocidad, presión, etc., de los metales o las aleaciones en estado

sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la

dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el

tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por

hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los

cerámicos.

VII. OBSERVACIONES

• Es necesario aprender a usar todos instrumentos ya sean análogos

o digitales ya que en las empresas donde se labora puede no contar

con uno de ellos.

• Usar correctamente los instrumentos para que no sufran ningún

daño cuando se están utilizando.

• Elegir correctamente el instrumento para la pieza a la cual se

identificará su dureza.

VIII. CONCLUSIONES

Esta prueba nos ayudó a concluir que en trabajos futuros será importante

tomar en cuenta la dureza de materiales a usar ya sea en estructuras,

soportes u otra utilidad para que el trabajo cumpla con las necesidades

requeridas, sea eficaz y eficiente.

Se concluyó que hay diversos tipos de medición para diversos materiales

ya que alguno no son lo suficientemente duros para ciertos equipos.

Al finalizar este laboratorio pudimos obtener los diferentes resultados de

algunos materiales que variaban su valor según la escala a la que estaba

sometida.

HOJA DE TRABAJO

TEST DE COMPROBACIÓN

a. Defina el concepto de dureza como propiedad mecánica

- Es la propiedad que tienen los materiales de soportar alteraciones

como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las

deformaciones permanentes, entre otras.

b. ¿Cuál de los materiales ensayados resultó el más duro?

- El material más duro de los que ensayamos es el Acero Inoxidable.

c. ¿Cuándo se puede relacionar la dureza con la resistencia a la

tracción?

- Se lo puede relacionar inversamente, ya que al ser un material más duro

menor resistencia a la tracción tendrá, debido a que un material cuanto

más duro, más frágil es.

d. Se pueden comparar las durezas medidas en diferentes escalas

de Rockwell.

- No ya que son pocos los materiales que cuentan con esta escala de

medida en su dureza.

e. De qué depende la fuerza aplicada para el ensayo Vickers.

- Depende del área de su penetrador, como también al tipo de material al

que vamos a medir su valor de dureza.

f. ¿Qué ventajas ofrece un equipo portátil de medición?

- Uno de las principales ventajas de un equipo portátil de medición es su

fácil traslado, además de no ser muy complicado al momento de usarlas.

Como también es muy beneficioso para usos simples, ya que no es

necesario comprar instrumentos mucho más caros y por lo tanto mucho

más grande.

g. ¿Cuáles serían las limitaciones de los equipos usados?

- Las principales limitaciones, en el caso del durómetro las lista de

materiales a medir, ya que solo están los materiales básicos; otra es en la

precisión de las lecturas, ya que los equipos más grandes mayormente son

más precisos a la hora de dar las medidas.

ANEXOSLas mediciones de los materiales en la primera tabla se realizaron con el

equipo (copiar nombre del equipo) que emitía resultados en la escala de dureza

Rockell (HRC) y usando la fórmula:

HRC = 176*-1165

√HV

Obtenemos los valores en la escala de dureza Vickers (HV), finalmente usamos

la fórmula:

HB = 0.95* HV

Para obtener resultados en la escala de dureza Brinell (HB).

Las mediciones de la segunda tabla son efectuadas con el durómetro

electrónico marca Zwick/Roell modelo “Shore A, D, B, C, D0, 0, 00, 000” que

sirve para determinar la dureza de plásticos y gomas. Este equipo ofrece

resultados de tipo comparativos, es decir nos indica el orden de dureza de los

materiales ensayados, mas no entrega un valor nominal de dureza de las

muestras.

Para este ensayo debemos tener en cuenta que los materiales a medir eran de

distintas alturas por lo tanto existe un margen de error en la prueba.

Este ensayo se realizó en dos etapas con el equipo Shore “A” y “D” para

diferentes rangos de dureza de los materiales y a cada uno se le asignó un

peso adicional de 15 y 50 Newton.

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