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INFORME DE DUREZA DE MATERIALES METÁLICOS
Presentado por:
Calderón Aldana Stywer
Mena Burbano Gilson Jhomario
García Jaramillo Brahyan Andrés
Sierra Herrera Andrés Felipe
Ing. Oscar Javier Araque De Los Ríos
Universidad cooperativa de Colombia
Resistencia de materiales
Sede – Ibagué
V semestre
2016
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
1
OBJETIVOS
2
MARCO TEÓRICO
3
EQUIPOS NECESARIOS PARA EL LABORATORIO
15
METODOLOGÍA
16
ANÁLISIS DE RESULTADOS
18
CONCLUSIONES
19
BIBLIOGRAFÍA
20
INTRODUCCIÓN
En resistencia de materiales los cuerpos tienen un comportamiento por acción de fuerzas como la tensión y compresión que se pueden estudiar teniendo en cuenta el punto de vista estático con la que se analizan estas fuerzas. En muchas ocasiones en el estudio de materiales se hace necesario conocer las cargas que son capaces de soportar diferentes materiales. Uno de los ensayos que existen para determinar la dureza de los materiales, es el ensayo Hard Rockwell, con el que se llevo a cabo el desarrollo de este ensayo de laboratorio, en el cual se determina la resistencia de una serie de materiales para la construcción de obras civiles, al ser penetrados en distintas áreas del elemento( centro, lateral y periferia).
Los resultados de estos ensayos permiten evaluar que material contiene mayor dureza con respecto a los demás, por esta razón es muy importante la rigurosidad en el tratamiento de los datos y de los resultados obtenidos. Dentro de este informe el interesado podrá encontrar, en su parte inicial unas series de definición las cuales harán la información contenida en este informe sean más comprensibles para el lector, seguidamente se encontrara con los datos tomados por los datos tomados en laboratorio, estos valores estarán acompañados de unas graficas las cuales mostraran el comportamiento de los materiales en distintas posiciones, en la parte final del informe se encontrara con el análisis respectivo de los datos tomados y para finalizar el lector se encontrara con unas conclusiones con respecto al comportamiento que presentaron los materiales.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Determinar la dureza de una serie materiales más comunes en la construcción por el ensayo de dureza de ROCKWELL.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Someter una muestra de material metálico a ensayo de dureza Hard Rockwell.
Reconocer, cuál es el material metálico sometidos a ensayos es el más resistente a la dureza.
Analizar los datos tomados en laboratorio, para compararlos entre sí.
MARCO 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, entre otras. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho más difícil de rayar. En la actualidad la definición más extendida aparte de los minerales y cerámicas sería la resistencia a la deformación plástica localizada.
Fragilidad
La fragilidad es la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo plásticas. La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil.
Curvas representativas de Tensión-Deformación de un material frágil (rojo) y un material dúctil y tenaz (azul)
La fragilidad de un material además se relaciona con la velocidad de propagación o crecimiento de grietas a través de su seno. Esto significa un alto riesgo de fractura súbita de los materiales con estas características una vez sometidos a esfuerzos. Por el contrario los materiales tenaces son aquellos que son capaces de frenar el avance de grietas.
Ejemplos típicos de materiales frágiles son los vidrios comunes (como los de las ventanas), algunos minerales cristalinos, el hierro colado, los materiales cerámicos y algunos polímeros como el polimetilmetacrilato (PMMA), el poliestireno (PS), o el poliácidolactico (PLA), entre otros.
Es importante mencionar que el tipo de rotura que ofrece un material (frágil o dúctil) depende de la temperatura. Así mientras algunos materiales como los plásticos (polietileno, polipropileno u otros termoplásticos) que suelen dar lugar a roturas dúctiles a temperatura ambiente, por debajo de su temperatura de transición vítrea dan lugar a roturas frágiles. (Wikipedia, 2016).
Ductilidad
Es una medida del grado de deformación plástica que puede ser soportada por el material hasta la fractura. Un material que experimenta poca o ninguna deformación plástica se denomina frágil, como por ejemplo: El aluminio, plata, oro, acero, hierro etc.
La ductilidad puede expresarse cuantitativamente como alargamiento relativo porcentual, o bien mediante el porcentaje de reducción de área. El alargamiento relativo porcentual a rotura, % EL, es el porcentaje de deformación plástica a rotura, o bien:
%EL= Lf-L0L0*100=100Ef
Donde Lf es la longitud en el momento de la fractura y Lo es la longitud de la probeta original. Siempre que una parte significativa de la deformación plástica a la rotura esté confinada en la región de la estricción, la magnitud de % EL dependerá de la longitud de prueba de la probeta. Cuanto más corta sea Lo, mayor será la fracción del alargamiento total que proviene de la estricción, y, por consiguiente mayor será el valor de % EL. Por tanto, se debe especificar el valor de Lo cuando se menciona el alargamiento relativo, el cual se suele tomar igual a 50 mm.
El porcentaje de reducción de área % AR se define como:
%AR= A0-AfA0
donde Ao es el área de la sección inicial y Af es el área de la sección en el momento de la fractura ( Tanto Lf como Af se miden después de la rotura, volviéndose a colocar juntas las dos piezas resultantes). Para un determinado material los valores de % EL y % AR son en general diferentes. La mayoría de los metales tienen por lo menos un pequeño grado de ductilidad a temperatura ambiente. Sin embargo, algunos se hacen frágiles a medida que la temperatura disminuye
El conocimiento de la ductilidad de un material es importante por lo menos por dos razones. En primer lugar, indica al diseñador el grado en que una estructura podrá deformarse antes de producirse la rotura. En segundo lugar, especifica el grado de deformación que puede permitirse durante las operaciones de conformación. A menudo se dice que los materiales relativamente dúctiles son "indulgentes", en el sentido de que cualquier error en el cálculo de la tensión de diseño lo ponen de manifiesto deformándose antes de producirse la fractura. (UNIOVI)
Esfuerzo:
Se define como la fuerza por unidad de área, que aparece internamente en un material debidos a cargas externas. Se calcula mediante la siguiente formula:
Esfuerzo=FuerzaArea
Deformación:
Es cualquier cambio de forma o de dirección que sufre un material debido a las fuerzas que actúan sobre este.
Diagrama de esfuerzo-deformación:
El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos valores permiten determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo y deformación. Los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar los materiales dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles. Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces de resistir grandes deformaciones antes de la rotura, mientras que los frágiles presentan un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura (Medina)
Límite de proporcionalidad: Se observa que va desde el origen O hasta el punto llamado límite de proporcionalidad, es un segmento de recta rectilíneo, de donde se deduce la tan conocida relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación enunciada en el año 1678 por Robert Hooke. Cabe resaltar que, más allá la deformación deja de ser proporcional a la tensión.
Limite de elasticidad o limite elástico: Es la tensión más allá del cual el material no recupera totalmente su forma original al ser descargado, sino que queda con una deformación residual llamada deformación permanente.
Punto de fluencia: Es aquel donde en el aparece un considerable alargamiento o fluencia del material sin el correspondiente aumento de carga que, incluso, puede disminuir mientras dura la fluencia. Sin embargo, el fenómeno de la fluencia es característico del acero al carbono, mientras que hay otros tipos de aceros, aleaciones y otros metales y materiales diversos, en los que no manifiesta.
Esfuerzo máximo: Es la máxima ordenada en la curva esfuerzo-deformación.
Esfuerzo de Rotura: Verdadero esfuerzo generado en un material durante la rotura.
(MECA, 2011)
TIPOS DE ENSAYOS DE DUREZA
DUREZA ROCKWELL
OBJETIVO DEL ENSAYO: determinar experimentalmente la dureza Rockwell. Estudiar su campo de aplicación.
CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES. Definición de dureza: se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformación elástica, plástica y destrucción, en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo, más duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador ó penetrador), de determinada forma y dimensiones. Los métodos Brinell y Vickers, ya estudiados, poseen la insuficiencia principal de que la medición de las características geométricas de la impronta toma cierto tiempo, además dicha medición a veces no es exacta a causa de que el metal desalojado por la bola se acumula cerca de los bordes de la impronta. Por esto surgió la necesidad de desarrollar otros métodos de determinación de la dureza llevando al desarrollo de métodos como el Rockwell, en el cual la medición de la dureza es mucho más ágil y objetiva. El método de Rockwell aunque es un método de indentación no pretende de manera directa medir la dureza a través de la determinación directa de la magnitud de los esfuerzos de contacto, sino que la define como un número arbitrario, inversamente proporcional a la penetración del indentador. El estándar ASTM E 18-03 define la dureza Rockwell como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador cónico esferoidal de diamante (penetrador de diamante), o una bola de acero endurecido (acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones específicas contra la superficie del material a ser ensayado, en dos operaciones, y se mide la profundidad permanente de la impresión bajo condiciones específicas de carga. El estándar ASTM E18-03 define el número de dureza Rockwell como un número derivado del incremento neto en la profundidad del indentador cuando la fuerza en el indentador es incrementada desde una fuerza previa (preliminar específica) hasta una fuerza total (específica) y luego retornada al valor de fuerza previa. (henao, n.d.)
El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulg, y un penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120º +/- 30' y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros.
El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, básicamente para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos una fuerza que varía desde 60 a 150 kgf a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del durómetro si se conoce el material.
Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. También decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debería hacerse un cambio de escala.
El cambio de escala viene definido por tablas orientativas, puesto que no es lo mismo analizar cobre que acero. Estas tablas proporcionan información orientativa sobre qué escala usar para no dañar la máquina o el penetrador, que suele ser muy caro. (wikipedia, 2016)
DUREZA BRINELL HB
El estándar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza una bola endurecida, bajo condiciones específicas, contra la superficie del material a ensayar y se mide el diámetro de la impresión resultante luego de remover la carga.
Ateniéndonos a la definición, el número de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), es la relación de la carga P que efectúa el indentador esférico de diámetro D, al área de la superficie de la huella:
HBS para los casos en que se utilice bola de acero
HBW para cuando se utilice bola de carburo de tungsteno
El carburo de tungsteno es un compuesto cerámico formado por tungsteno y carbono. Pertenece al grupo de los carburos con composición química de W3 C hasta W6 C.
En la práctica se usa la siguiente fórmula de trabajo:
Donde:
D = es el diámetro de la bola en mm,
F = es la carga aplicada en kgf, y
d = es el diámetro medio de la indentación en mm.
El método estándar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones:
Diámetro de la bola (D) : 10 mm
Carga (F): 3000 kgf
Duración de la carga (t): 10 … 15 s
Si por alguna razón no pueden aplicarse las condiciones estándar es posible aplicar cargas menores y utilizar Identadores esféricos de diámetros menores (estas mediciones no se consideran como estándar). En este caso la obtención de resultados comparables de los ensayos exige la observación del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a la constante de la relación de la carga respecto al cuadrado del diámetro de la bola, es decir:
Se toma esta relación igual a 30, 10 y 2,5 según la naturaleza y dureza supuesta del material investigado, Tabla 1: según los materiales, Tabla 2: según su dureza.
Equipos para el ensayo:
Escleroscopio HP-250, marca Wekstoffprüfmaschinen, del cual se muestra su aspecto general en la figura 2. Este aparato sirve para la medición tanto de dureza Brinell como Vickers. Aplica cargas hasta de 250 kgf, por lo que es necesario aplicar los criterios de semejanza de los que se habló arriba. Posee incorporado un microscopio de medición, el cual posee una resolución de 0,001mm.
El estándar ASTM E 10 presenta las siguientes exigencias a las máquinas de medición de dureza Brinell: el diseño debe ser tal que se excluya cualquier mecimiento o movimientos laterales del indentador o de la probeta durante la aplicación de la carga.
Probetas. Se ensayarán tres probetas cilíndricas: de acero, de latón y de aleación de aluminio, similares a las usadas durante el ensayo de compresión.
El estándar ASTM E 10 presenta las siguientes exigencias a las probetas usadas para la medición de la dureza Brinell: para evitar que el efecto de la indentación aparezca en el lado opuesto de la probeta, el espesor de ésta debe ser al menos 10 veces más que la profundidad de la indentación. Cuando sea necesario, la superficie debe ser lijada y pulida de manera que se observen con claridad los bordes de la huella en el momento de la medición con la precisión necesaria.
Identadores. La bola estándar para el ensayo de dureza Brinell debe tener 10 mm de diámetro con una desviación no mayor de 0,005 en cualquiera de los diámetros. Las bolas más pequeñas tienen diámetros y tolerancias como se muestra en la siguiente tabla.
Procedimiento
Para obtener la dureza Brinell de la superficie de un material se presiona contra la probeta una bola de acero con determinado diámetro D. La bola se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego de retirada la carga se miden dos diámetros, en direcciones mutuamente perpendiculares, de la impronta dejada, con ayuda de un microscopio. El valor medio de los diámetros (d) y los otros valores se sustituyen en la fórmula de trabajo para obtener el valor de la dureza Brinell. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones más.
(Estudiantesmetalografia, 2012)
VIQUER HV
Durante las mediciones estandarizadas de dureza Vickers se hace penetrar un indentador de diamante en forma de pirámide de cuatro caras con una ángulo determinado en el vértice. La utilización de una pirámide de diamante tiene las siguientes ventajas:
1) las improntas resultan bien perfiladas, cómodas para la medición.
2) la forma de las improntas es geométricamente semejante, por lo cual la dureza para un mismo material es constante, independientemente de la magnitud de la carga.
3) la dureza con la pirámide coincide con la dureza Brinell para los materiales de dureza media
4) este método es aplicable con igual éxito para los materiales blandos y duros, y sobre todo para los ensayos de probetas delgadas y las capas superficiales.
El estándar ASTM E 92-82 define la dureza Vickers como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador piramidal de base cuadrada que tiene un ángulo entre caras específico, bajo una carga predeterminada, contra la superficie del material a ser ensayado y se mide la diagonal resultante de la impresión luego de remover la carga.
Debido a que el valor del ángulo α es constate e igual a 136°, en la práctica se usa la siguiente fórmula de trabajo para calcular HV:
El método estándar se realiza bajo las siguientes condiciones:
Indentador Pirámide de diamante a = 136°
Carga (P): 1…120 kgf
Duración de la carga (t): 10 … 15 s
Procedimiento
Para obtener la dureza Vickers de la superficie de un material se presiona contra la probeta un indentador piramidal de diamante con ángulo entre sus caras a= 136°. La pirámide se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego de retirada la carga se miden las dos diagonales de la impronta dejada, con ayuda de un microscopio. El valor medio de las diagonales (d) y el valor de la carga se sustituyen en la fórmula de trabajo para obtener el valor de la dureza Vickers. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones más.
Equipos:
Escleroscopio HP-250
Probetas
Identadores: Debe ser una pirámide de base cuadrada altamente pulida y punteada. El ángulo entre sus caras debe ser de 136° ± 30´. Las caras deben poseer la misma inclinación y coincidir en un punto, la disyunción máxima de las caras debe ser de máximo 0,001 mm
(Estudiantesmetalografia, 2012)
OTRO TIPOS DE ENSAYO DE DUREZA QUE EXISTE
Al rayado: Resistencia que opone un material a ser rayado por otro mas duro.
Ensayo de Mohs: Los primeros ensayos de dureza estaban basados en la resistencia que ofrecía un material a ser rayado. El método, que fue ideado por el geólogo alemán Friedrich Mohs y utilizado inicialmente sobre materiales no metálicos, sigue empleándose hoy en día en mineralogía, aunque industrialmente no tiene aplicación. Este método de dureza al rayado consiste en practicar una serie de rayas sobre el mineral objeto de ensayo con el filo de una serie de cuerpos de durezas diferentes. Para cuantificar la dureza, Mohs estableció una escala en al que cada mineral raya a los anteriores a él y es rayado por los que le siguen. La escala de Mohs quedó establecida del modo siguiente: 1. Talco, 2. Yeso, 3. Calcita, 4. Fluorita, 5. Apatito, 6. Feldespato, 7. Cuarzo, 8. Topacio, 9. Corindón, 10. Diamante.
Ensayo de Martens: Se basa en la anchura del surco que provoca una punta de diamante de forma piramidal cuando se desplaza sobre el material objeto de ensayo, siendo la carga de aplicación constante. Para establecer la dureza del material (M) se determina la anchura a del surco producido (en ) y se aplica la ecuación: (Palma, 2011)
M=1000a2
Ensayo de la lima: Consiste en rayar un material con una lima, si este es rayado su dureza será menor a 60 HRC, de lo contrario su dureza corresponderá mayor a 60 HRC (Vlandimir Valderrama A, 2011)
A la penetración: Resistencia que opone un material al no dejarse penetrar por otro más duro, estos métodos ya se los mencionaron anteriormente, por esta razón solo los nombraremos.
Método de Rockwell
Método de Brinell
Método de Vickers
Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.
La nanoindentación es un ensayo de dureza llevado a cabo a la escala de longitudes nanométricas. Se utiliza una punta pequeña para indentar el material objeto de estudio. La carga impuesta y el desplazamiento se miden de manera continua con una resolución de micronewtons y subnanómetros, respectivamente. La carga y el desplazamiento se miden a través del proceso de indentación. Las técnicas de nanoindentación son importantes para la medición de las propiedades mecánicas en aplicaciones microelectrónicas y para la deformación de estructuras a micro y nanoescala.
Los nanoindentadores incorporan microscopios ópticos. La dureza y el módulo de elasticidad se miden utilizando la nanoindentación. Las puntas de los nanos penetradores vienen en una variedad de formas. A una forma común se le conoce como penetrador de Berkovich, el cual es una pirámide con 3 lados.
La primera etapa de una prueba de nanoindentación involucra el desarrollo de indentaciones sobre un patrón de calibración. La sílice fundida es un patrón de calibración común, debido a que tiene propiedades mecánicas homogéneas y bien caracterizadas. El propósito de efectuar indotaciones sobre el estándar de calibración es determinar el área de contacto proyectada de la punta del penetrador Ac como una función de la profundidad de la indentación. Para una punta de Berkovich perfecta,
Ac = 24.5(hc^2)
Esta función relaciona el área de la sección transversal del penetrador con la distancia de la punta hc que está en contacto con el material que se está indentando. La punta no está perfectamente afilada y se desgasta y cambia de forma con cada uso. Por tanto, debe llevarse a cabo una calibración cada vez que la punta se utiliza.
La profundidad total de la indentación h es la suma de la profundidad de contacto hc y la profundidad hs en la periferia de la indentación donde el indentador no hace contacto con la superficie del material, es decir,
h = hc + hs
Donde,
hs = Ɛ (Pmáx/S)
Donde Pmáx es la carga máxima y Ɛ es una constante geométrica igual a .75 para un penetrador de Berkovich. S es la rigidez al descargar.
La dureza de un material determinada por la nanoindentación se calcula como
H = Pmáx/Ac
La dureza (determinada por la nanoindentación) por lo regular se reporta con unidades de GPa y los resultados de indentaciones múltiples por lo general se promedian para incrementar la precisión. Este análisis calcula el módulo elástico y la dureza a la carga máxima; sin embargo, actualmente se emplea de modo normal una técnica experimental conocida como nanoindentación dinámica. Durante ésta, se superpone una carga oscilante pequeña sobre la carga total en la muestra. De esta manera, la muestra se descarga de manera elástica continuamente a medida que se incrementa la carga total. Esto permite mediciones continuas del módulo elástico y de la rigidez como una función de la profundidad de la indentación.
(wikipedia, wikipedia enciclopedia libre, 2016)
Dinámicos: Reacción o resistencia elástica de un material a chocar otro más duro.
Método de Poldi: Consiste en lanzar una bola de 5mm de diámetro, sobre una probeta del material objeto de medida, de manera que el impulso produzca una huella permanente. Se calcula de la siguiente manera:
H= spsxHp
Donde:
H= Dureza del material.
sp= superficie de la huella patrón.
s= Superficie de la huella en el material.
Hp= Dureza de la probeta patrón.
Método Shore: Se evalúa la dureza a través de la cualidad que muestran los materiales de devolver la energía potencial recibida, elevando el martillo de golpe a una altura h, para luego soltarlo y medir su altura de rebote.
EQUIPOS NECESARIOS PARA EL LABORATORIO
Durómetro (digital): aparato que mide la dureza de los materiales, mediante diferentes métodos de ensayo
Indentador: También llamado penetrador, es una bola de acero templado de diferentes diámetros, en este caso el indentador que se utilizo fue de diamante y con punta esférica altamente pulido. El ángulo debe ser de 120° ± 30´. La punta debe ser una esfera de diámetro nominal 0,200 mm.
Probeta (AISI1020): Barra de acero, debidamente limpia y pulida a quien se la someterá al ensayo de dureza con una dimensión de 1"x1".
METODOLOGÍA
Pulir y lustrar la muestra del material con lija de agua, procurándola dejar libre de suciedad para que logre acabado espejo.
Se ubica el Identador (11/6") de punta redonda y la base que se requiera para tomar la dureza en la posición que se deseada del material.
Se determina la escala del durómetro, alineando la perilla ubicada en una parte superior a una escala de 100.
Se enciende el durómetro y se selecciona la escala Rockwell B con punta redonda y se ubica el material.
Se gira el volante inferior del durómetro, para el ajuste de la precarga.
Se gira la manija lateral derecha del durómetro para dar inicio al ensayo.
Se espera un periodo de tiempo de 20 segundos para volver a girar la manija lateral del durómetro, pero esta vez en sentido contrario.
Se toman los respectivos resultados, para volver a realizar el ensayo una vez más pero en una posición diferente del material.
GRAFICAS
MATERIAL
Medición de dureza HR B (Hard Rockwell B)
Acero AISI 1020
LATERAL
PERIFERIA
CENTRO
PROMEDIO
91,3
94,9
92,1
92,77
Acero AISI 4140
109,7
111,5
108,9
110,03
Acero inoxidable
108,8
89
87,1
94,97
Aluminio
30,2
23,8
35,5
29,83
Bronce
80,4
75,6
68,6
74,87
ANÁLISIS DE LOS RESULTADO
El acero que presento una mayor resistencia a ser penetrado es el acero AISI 4140, además de que presenta en cualquier parte de su superficie una dureza homogénea.
De igual manera el material que presenta una menor dureza es el aluminio, que a la vez no presenta congruencia en su dureza en los distintos puntos de su superficie. Por tal razón se considera que el aluminio no es ideal para refuerzo estructural, pero esto es compensado por su alta maleabilidad y ductilidad, que se aprovechan para la fabricación de acaba, cableado eléctrico entre otros.
Por otra parte se evidencia que el acero inoxidables presenta 2 de sus 3 valores (periferia, centro), una diferencia de dureza mínima, pero su parte lateral presenta un alto índice de dureza respecto a los 2 anteriores, debido a esta alta desproporción de datos, se establece que la diferencia de la parte lateral del material presenta un recubrimiento de cromo, la cual le brinda un índice mas alto de dureza además de brindarle propiedades corrosivas.
Por último, interpretando los valores de cada posición con referencia a cada material, se puede establecer que la región que establece una menor dureza a acepción del aluminio es la parte céntrica de los elementos. Se podría indicar que esta condición es originada debido, a sus procesos de fabricación el cual es por fundición ha altas temperaturas y a su posterior enfriamiento, en el cual la parte céntrica es la última en solidificarse, por lo contrario la parte lateral es la primera en enfriarse rápidamente, brindándole así una proporción de mayor tenacidad y a su vez una mayor dureza.
De acuerdo a un informe presentado en el año 2012 por estudiantes del curso de mecánica eléctrica ciclo 3, en la ciudad de Trujillo Perú, estos determinaron a través de distintos ensayos de dureza la capacidad que tienen los materiales a ser penetrados. Al comparar los resultados que obtuvo este grupo con los que se obtuvieron en esta ocasión. Se puede inferir que ambos resultados no son iguales, pero la diferencia que hay entre cada material presentado por los 2 diferentes grupos, presentan un margen de diferencia muy pequeño.
Uno de los factores que pudo incidir en la diferencia de resultados entre los dos grupos, podría la diferencia de equipos que se utilizo, por ejemplo el durómetro que se utilizo para uno de los ensayos fue un durómetro digital portátil EQUIOTIP3, y para el otro fue un durómetro digital.
CONCLUSIONES
El ensayo Rockwell es uno de los más utilizados, porque no constituye una gran pérdida de material, incluso es posible reutilizar la pieza.
Este tipo de ensayo es fácil de llevar a cabo, porque no implica mayores cálculos matemáticos y el resultado de cada ensayo se obtiene de la directa lectura del dial.
Es un ensayo que nos deja como resultado, un valor bastante exacto sobre la dureza del material.
El ensayo Rockwell es de amplia aplicación pues se puede utilizar tanto en materiales duros como blandos.
Es fácil el reconocimiento de resultados erróneos, porque varía mucho la lectura entre un ensayo y otro.
Se logró determinar la dureza Rockwell en las escalas B en los materiales llevados a laboratorio.
Por la rapidez y sencillez de los ensayos se pueden efectuar numerosos en muy poco tiempo y así verificar la autenticidad de los resultados.
BIBLIOGRAFÍA
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Diagrama de barras sobre la dureza del Acero AISI 1020 sometido a esfuerzo en distintas posiciones .
POSICIONES DEL MATERIAL
DUREZA
Diagrama de barras, del promedio de dureza de cada uno de los elementos utilizados en el ensayo.
MATERIALES
DUREZA
