ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ASIGNATURA: ASIGNA TURA:
MÁQUIN MÁ QUINA A S E INSTR INSTRUMEN UMENTOS TOS Profesores Responsables: GOÑI DELION, JUAN CARLOS GOYZUETA MEIGGS, TELMO PAREDES LARROCA, FABRICIO ROJAS DELGADO, MARIO ROJAS RAMOS, CARLOS SOTELO NEYRA, VÍCTOR
Este material de apoyo académico se hace para uso exclusivo de los alumnos de la Universidad de Lima y en conco rdancia con lo dispu esto por la legislación sobre los derechos de autor: Decreto Decreto Legislativo 822 822
ABRIL - 2009
Índice Introducción ........................................................................................................ 3 Instrumentos de control de procesos .................................................................. 4 Instrumentos de medición medición ........................................................... .................................................................................. ....................... 9 Teoría de banco ................................................................................................ ................................................................................................ 19 Taladro de columna................................................... ........................................................................................... ........................................ 30 El torno .................................................................................. .............................................................................................................. ............................ 37 La fresadora .................................................................................. ...................................................................................................... .................... 46 Aleaciones Aleaciones Hierro – Carbono Carbono ................................................................... ............................................................................ ......... 61 Soldadura .................................................. ......................................................................................................... ......................................................... 72 Bombas hidráulicas ................................................... ........................................................................................... ........................................ 85 Compresores Compresores ................................................................................. ................................................................................................... .................. 102 Motores de combustión interna ............................................................ ....................................................................... ........... 107 Calderas de vapor ................................................. ........................................................................................... .......................................... 119 Sistemas de refrigeración.......................................... refrigeración................................................................................. ....................................... 125 Aire acondicionado acondicionado........................................................ .......................................................................................... .................................. 132
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Índice Introducción ........................................................................................................ 3 Instrumentos de control de procesos .................................................................. 4 Instrumentos de medición medición ........................................................... .................................................................................. ....................... 9 Teoría de banco ................................................................................................ ................................................................................................ 19 Taladro de columna................................................... ........................................................................................... ........................................ 30 El torno .................................................................................. .............................................................................................................. ............................ 37 La fresadora .................................................................................. ...................................................................................................... .................... 46 Aleaciones Aleaciones Hierro – Carbono Carbono ................................................................... ............................................................................ ......... 61 Soldadura .................................................. ......................................................................................................... ......................................................... 72 Bombas hidráulicas ................................................... ........................................................................................... ........................................ 85 Compresores Compresores ................................................................................. ................................................................................................... .................. 102 Motores de combustión interna ............................................................ ....................................................................... ........... 107 Calderas de vapor ................................................. ........................................................................................... .......................................... 119 Sistemas de refrigeración.......................................... refrigeración................................................................................. ....................................... 125 Aire acondicionado acondicionado........................................................ .......................................................................................... .................................. 132
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Introducción
El conocimiento humano de los fundamentos y aplicaciones prácticas de las máquinas, instrumentos y procesos de manufactura constituye un magnífico aporte en la formación profesional del Ingeniero Industrial. Por consiguiente se debe cubrir los numerosos y variados tópicos de esta asignatura optimizando los recursos disponibles y facilitando el acceso a las fuentes de información técnica. En este sentido este manual de Máquinas e instrumentos pretende complementar, ampliar y dar soporte a las clases teóricas y prácticas de la asignatura Máquinas e Instrumentos. El manual se ha organizado para tratar los siguientes temas: Instrumentos de control de procesos. Instrumentos de medición. Teoría de banco. Máquinas herramientas: torno y fresadora. Aleaciones Aleaciones hierro – carbono carbono y soldadura. soldadura. Máquinas hidráulicas e hidroneumáticas: bombas y compresores. Máquinas térmicas: motores de combustión interna y calderos. Sistemas de refrigeración y aire acondicionado.
Este manual puede emplearse como ayuda de la asignatura y como fuente de consulta para el ingeniero industrial.
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FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL ÁREA DE TECNOLOGÍA DE PROCESOS
ASIGNATURA
: MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
TIPO
: INFORMACIÓN TÉCNICA
INSTRUMENTOS DE CONTROL DE PROCESOS
BIBLIOGRAFÍA : LABORATORIO DE MÁQUINAS E INSTRUMENTOS AUTOR
: UNIVERSIDAD DE LIMA
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La presión varía inversamente proporcional con la altura sobre el nivel del mar
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T=LW
Pot = T n
Donde:
Donde:
T: torque
T: torque
L: distancia
n: velocidad angular
W o P: fuerza o peso
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APLICACIÓN DE INGENIERÍA: PRENSA HIDRÁULICA
P1 = P2 F1 A1
=
F2 A2
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Termómetro
Velocímetro
Termocupla
Tacómetro
RELACIÓN ENTRE VELOCIDAD TANGENCIAL Y VELOCIDAD ANGULA R
v=nr Donde: v: Velocidad tangencial n: Velocidad angular r: radio 8
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL ÁREA DE TECNOLOGÍA DE PROCESOS
ASIGNATURA
: MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
TIPO
: INFORMACIÓN TÉCNICA
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
BIBLIOGRAFÍA : LABORATORIO DE MÁQUINAS E INSTRUMENTOS AUTOR
: UNIVERSIDAD DE LIMA 9
Instrumentos de medición Generalidades Se utilizarán los instrumentos de medición más comunes en la industria. Entre otros se deben manejar el vernier o pie de rey, el micrómetro o palmer, el goniómetro, los calibradores, comparadores o gauge el profundímetro y el micrómetro de interiores. Fundamento t eórico La precisión de un instrumento de medición está dad en general por la razón de la lectura mínima en la escala principal entre el número de divisiones de la escala secundaria, es decir:
p r =
L mín D
Donde: Lmín : lectura mínima en la escala principal ND : número de divisiones de la escala secundaria (nonio, tambor, etc)
LECTURA :
L
= L0 + ND x p r
Donde: L0
: lectura mínima en la escala principal hasta antes del cero del nonio
NDx : número de divisiones hasta que coincida una línea del nonio con una línea de la escala principal
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Práctica de mediciones K
Rueda de Ginebra
A C
D (dia. granete) E (dia.) F (prof.)
I
J
G H SECCION A - A
Tabla de mediciones Cota
Vernier
Micrómetro
(mm)
(pulg)
(mm)
(pulg)
A
19.05
0.7422
19.02
0.7487
B
9.15
0.3611
9.18
0.3614
C
8.45
3.2892
83.46
3.2900
D
25.40
0.9922
25.42
0.9990
31.80
1.2500
31.78
1.2485
I
51.00
2.008
50.98
1.9999
J
-
-
Otros
p=
E F G
31.76 mm (cal.alt. 1/50)
H
Ejemplo: A Vernier(pulg) :
11 16
38° (goniômetro 0.5°)
+7(
1 128
)
= 0.7422
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Instrumentos de verificación y medición
1. ESCUADRA Instrumento de madera o metal, en forma de triángulo en forma de triángulo rectángulo. Sirve para comprobar la perpendicularidad de las superficies y para trazar. Las hay fijas y móviles. 2. REGLA Instrumento de madera, metal u otra materia rígida, delgada y de forma rectangular que sirve para trazar líneas rectas y para medir longitudes. Las longitudes se miden con ayuda de las marcas en enteros y fracciones de unidades que están grabadas sobre la regla. 3. VERIFICADORES - CALIBRADORES – GAUGE - GALGAS Son instrumentos de comparación indirecta, para contar hilos, medir luz o huelgo, diámetro de agujeros, entre otros. 4. MÁRMOL Es un bloque con su superficie superior perfectamente plana. Pueden ser de fundición de acero, mármol u otro material. Se utilizan para comprobar la planitud de las superficies, para lo cual se utiliza el azul de Prusia para su comprobación. 5. CALZA Llamada también cuña. Es de madera o metal en ángulo diedro, muy agudo. 6. PIE DE REY Llamado también vernier. Permite medir magnitudes interiores exteriores y profundidades. Es de acero y está formado por dos regletas, una graduada y otra deslizante llamada nonio. El grado de precisión de las mediciones está en el rango de 1/10 a 1/100 de milímetro, según sea el caso.
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7. RELOJ COMPARADOR Llamado también micrómetro de esfera. Este instrumento no indica la medida real sino la diferencia de la medida real respecto de una medida normal. También se utiliza para determinar la falta de amplitud o de paralelismo de superficies y el ajuste de herramientas. 8. MICRÓMETRO Inventado por el francés Jean Palmer en 1884. Muy utilizado en el taller. Tiene una precisión del centésimo de milímetro y de la milésima de pulgada. Los hay exteriores, interiores y de profundidad. 9. GONIÓMETRO Denominado también transportador universal. Se emplea para medir, verificar y transportar ángulos.
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INSTRUMENTOS DE MEDICION MÁS UTILIZADOS a)
Vernier o Pie de Rey
Donde: 1: Puntas de exteriores 2: Puntas de interiores 3: Profundímetro 4: Quijada fija 5: Quijada móvil
b)
Micrómetro
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c) Alturímetro
d)
Profundímetro
e)
Goniómetro
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f)
Verific adores – Calibradores – Gauge – Galgas: 1. Galgas de Roscas:
2. Galgas de Agujeros
3. Galgas de luces, huelgo s o espesores
4. Galgas de arcos o radios
5. Calibradores telescópicos
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Universidad de Lima Facultad de Ingeniería Industrial Máquinas e Instrumentos
Ejercicios de Mediciones Determinar la precisión y lectura de los instrumentos que se muestran a continuación. 1.-Vernier
2.-Pie de Rey
3.-Palmer
4.-Micrómetro de Exteriores
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6.-Goniómetros
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FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL ÁREA DE TECNOLOGÍA DE PROCESOS
ASIGNATURA
: MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
TIPO
: INFORMACIÓN TÉCNICA
TEORÍA DE BANCO
BIBLIOGRAFÍA : LABORATORIO DE MÁQUINAS E INSTRUMENTOS AUTOR
: UNIVERSIDAD DE LIMA
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PLANA CUADRADA
TRIANGULAR
REDONDA CUADRADA REDONDA TRIANGULAR
MEDIA CAÑA
LIMAS
SIERRA
GRANETE
BROCA
MACHOS DE ROSCAR
PLANA
MEDIA CAÑA
LIMAS DE AGUJA
BURIL
CINCEL
PUNTA SEÑALAR
BROCA DE PEZON
GRAMIL
MARTILLO
CARDA
COMPAS DE PUNTAS
FRESA AVELLANADORA
PORTABROCAS
FIJO
ESCARIADOR
EXTENSIBLE
TERRAJA DE ROSCAR
DESTORNILLADOR
LLAVE FIJA
RASQUETA
ÚTILES DE TRABAJO
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ÚTILES DE TRABAJO 1.- LIMA: Es un instrumento de acero al crisol con elevado contenido de carbono y aleación, con estrías que son dientes paralelos tallados en su cara, para desgastar y alisar los metales u otros cuerpos duros. a) Lima de mano: Tiene sus bordes paralelos y caras ligeramente convergentes. La mayoría son bastardas, pero también las hay finas y extrafinas. Son utilizadas para dar acabado a las piezas, para limar las rayas que dejan las herramientas de corte y para conseguir superficies planas casi acabadas. b) Lima plana: Tiene sus bordes y sus caras convergentes hacia la punta, es la lima de uso general en el taller y suele ser de 12 pulgadas ó de 6 a 12 pulgadas. Las hay bastardas finas y extrafinas. Apropiada para aplanar superficies. c) Lima fresa: Tiene sus caras convergentes hacia la punta, la mayoría son bastardas. Se usa para limar metales blandos como el aluminio, bronce latón, etc. d) Lima cuadrada: Puede ser de caras convergentes o paralelas. La de caras convergentes es utilizada para agrandar aberturas en forma cuadrada o rectangular y la de caras paralelas para el agrandado de muescas o canales de chavetas de gran longitud. e) Lima triangular: Es cónica en su punta, las hay bastardas y extrafinas. Las bastardas son utilizadas para limar ángulos agudos y acabado de cantos. La extrafina que son más pequeñas, se utilizan para afilar sierras de mano. f) Lima redonda: Puede ser cilíndrica o cónica de su parte media hacia la punta. La mayoría son bastardas. Se emplean para agrandar agujeros circulares, trabajar superficies curvas. A las limas redondas menores a 6 pulgadas se les denomina “colas de ratón”. g) Limas de media caña: Su parte curva converge hacia la punta. Las hay bastardas, finas y extrafinas. Se utilizan para trabajar superficies curvas cóncavas. 2.- SIERRA: Herramienta que consiste en una hoja de acero con dientes sujeta a un mango, bastidor y armazón y que sirva para cortar materiales duros o blandos. El número de dientes de la hoja de sierra depende del material a cortar y de su espesor. 3.- BURIL: Es una herramienta que permite arrancar material necesario para dejar la pieza a las dimensiones requeridas. Hay buriles cuyo filo es en V agua, de punta redonda, de desbaste, de refrentado.
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4.- CINCEL: Es una herramienta de acero hexagonal u octogonal usado para el corte o perfilado. Es necesario golpearlo con un martillo para realizar el corte. El cortafrío, es el cincel más común. Tenemos el cincel para ranurar, de filo redondo y el de punta de diamante. 5.- MARTILLO: Herramienta compuesta de una cabeza de hierro y un mango que la atraviesa por un agujero. Existen martillos de diversas formas y fabricados de diferentes materiales y tamaños según la operación a realizar. Los más comunes son: de carpintero, de forjador, de bola, de herrero, de calderero, de zapatero, de picapedrero, de cirujano, de odontólogo, etc. 6.- CARDA: Se emplea para eliminar las rebabas que deja el cepillo y que se adhieren al metal fuertemente. 7.- GRANETE: Instrumento que se usa en el taller como punzón para marcar centros que van a permitir el taladrado posterior con precisión. 8.- PUNTA DE SEÑALAR: Permite el trazado de líneas de referencia de poca profundidad en el metal. 9.- GRAMIL: Instrumento muy útil para trazar, nivelar o centrar. Esta hecho de acero y está constituido por una base, columna y una punta de trazar con sus respectivos accesorios. 10.-COMPAS DE PUNTAS: Son similares al compás ordinario en cuanto a su construcción y se fabrica en formas de sección cuadrada, rectangular y circular. Se emplea para dividir distancias en un número de partes iguales o para transportar distancias iguales. 11.-BROCA Llamada también mecha. Permite perforar o taladrar agujeros. Esta constituida de un vástago que puede ser cilíndrico o cónico y que sirve para dividir distancias en un número de partes iguales o para transportar distancias iguales. 12.-BROCA DE PEZÓN: Es una broca con tres o más ranuras o estrías helicoidales que permiten agrandar agujeros previamente taladrados. 13.-FRESA AVELLANADORA: Se emplea para darle al agujero una forma cónica que permite alojar un tornillo de cabeza plana.
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14.-PORTABROCAS: Sirve para sujetar las brocas. Por un extremo sujeta las brocas mediante mordazas y por el otro que tiene un vástago cónico se sujeta al husillo del taladro. 15.-ESCARIADOR: El escariado, es la operación que permite dar la dimensión exacta y buen acabado a un agujero previamente taladrado por medio del escariador. Para poder dar la dimensión exacta a un agujero por medio del escariador, es necesario que este agujero sea taladrado a un diámetro ligeramente menor al del escariador. Hay escariadores fijos y extensibles. 16.-MACHO PARA ROSCAR: Están construidos de acero, se asemejan a un tornillo con ranuras longitudinales que proporcionan el final y además sirva para la construcción de rocas internas. 17.-TERRAJA: Es similar a la tuerca cilíndrica con ranuras paralelas a su eje que proporcionan el filo y sirven para el desahogo de las rebabas y para la ubicación de roscas internas. 18.-DESTORNILLADOR: Utilizado para ajustar tornillos pequeños que no requieren gran esfuerzo. 19.-LLAVE FIJA: Herramienta que sirve para ajustar o desajustar las tuercas. 20.-LLAVE AL LEN: Llamada también llave hexagonal. Es muy útil para ajustar tornillos de seguridad de cabeza hueca hexagonal. Las hay de diversos tamaños. 21.-LLAVE DE BOCA: Conocida también como llave española. Para ajustar tornillos o pernos de cabeza cuadrada o hexagonal. Las hay de una boca y de dos bocas. 22.-RASQUETA: Sirve para raer los palos, cubiertas y costados de los barcos.
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HERRAMIENTAS VARIAS
Tornillo de banco de base sólida
Llave inglesa
Tornillo de banco de base giratoria
Llave francesa
Pinzas de articulación deslizante o de combinación
Llave de doble boca
Alicate de presión
Llave de doble corona
Llave mixta
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TEORÍA DE B ANCO 1.- Útiles
de Trabajo
Herramientas varias -Alicate Mecánico (trabajos de de doblado en mecánica) Eléctrico (o de electricista) De presión (o perro de sujeción permanente) Pico de loro (regulable) Pinzas (para alcanzar lugares de difícil acceso, para arandelas, etc.) Tenazas (de corte, de puntas, etc. -Destornillador
Plano (pernos y tornillo de cabeza plana) Estrella (o cruz) Hexagonal (prisioneros de agujero hexagonal o Allen) Dado (para tornillos de cabeza cuadrada y hexagonal)
-Llave
De boca (fija de extremos abierto) De corona (o de estrías) Mixta (un extremo de boca y el otro de corona) Allen (o hexagonal) De dado (o de cubo, con Ratchet, extensión, unión universal, etc.) Inglesa (para sanitaria) De cadena (para tubos) Francesa (regulable, para pernos y tuercas) De gancho (para ajustar tuercas redondas)
Tornillos d e trabajo -Tornillo de banco
-Tornillo de máquina
Prensa de mesa, sujetadora de trabajo mecánico. Tiene 2 quijadas de acero templado, con cubiertas de material blando (Al, Cu o Bronce) para evitar el maltrato y aplastamiento de la pieza a trabajar. Prensa de sujeción, que va sobre la bancada de un torno, fresador, cepilladora, taladro, etc.
Limas 1.-Limado El limado es un proceso de maquinado manual que conforma y alisa una superficie metálica al quitarle pequeñas virutas. 2.-Partes Punta, cara, canto, talón, espiga, longitud, picadura o trama. 3.-Clasificación de las limas 3.1.-Según la longitud L = 4, 6, 10, 12, 18 pulgadas.
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3.2.-Según la forma -Sección: rectangular, cuadrada, redonda, media caña, triangular. 3.3.-Según el tipo de corte -Lima de picadura simple (65-85° con la sección transversal) Para trabajos de acabados -Lima de picadura doble (la trama son puntas tipo diamante) Para quitar gran cantidad de material -Lima de dientes curvados (los dientes no se atoran con facilidad) Para limar metales blandos, Cu, Al. -Escofina (dientes en forma de cincel, cortantes angostos y agudos) Para trabajo burdo. 3.4.-Según el campo de aplicación -Lima corriente (para trabajos en general) -Lima tipo aguja (para piezas pequeñas) 3.5.-Según la aspereza del corte -Lima gruesa -Lima mediana -Lima fina Sierra de Arco Manual La sierra de arco se usa para el corte manual de barras metálicas comerciales pequeñas de ½” de espesor o menor. Partes
Hojas 1.- Tamaño
2.- Material
- Bastidor en forma de arco. - Mango - Hoja Longitud Altura Espesor
L 0 8 – 10 – 12pulg. ( ≈ 20-25-30cm) h ½” e 0.025pulg (0.64mm)
acero al carbono con aleación de Tungsteno (W) Acero al carbono con aleación de Molibdeno (Mo) Acero al Wolframio (W) de alta velocidad (acero rápido) Acero al molibdeno (Mo) de alta velocidad (acero rápido)
Nota: EL TUNGSTENO O WOLFRAMIO, es un metal de aspecto al acero brillante. γ W = 1 9 , 3 k g / l Sus usos se dan en lámparas con filamento de tungsteno y en aleaciones que da alta dureza a los aceros.
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3.- Tipos de hojas 3.1.-Hoja endurecida con acero extraduro templado y revenido. Son frágiles. 3.2.-Hojas semiflexibles son en general menos frágiles. 3.3.-Hojas dorso flexible solo los dientes están endurecidos, haciendo a la hoja menos frágil. 4.- Número de dientes 14 dientes/pulg 18 dientes/pulg
(disposición alternada) Para cortar: acero blando, latón y hierro fundido. (disposición alternada) Para cortar; barras, barrenas (husillos), ángulos de hierro delgados, acero de herramientas,
24 dientes/pulg
(disposición ondulada) Para cortar: Tubos de bronce, tubos de hierro de paredes gruesas.
32 dientes/pulg
(disposición ondulada) Para cortar: tubos de pared delgada y láminas de metal.
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TABLAS DE BROCAS PARA MACHOS Norma Americana Rosca Gruesa-UNC (national coarse) Rosca Fina –UNF (national fine) El tamaño de la broca para macho de rosca es aproximadamente el 75% del tamaño del macho. MACHO
HILOS
BROCA
MACHO
HILOS
BROCA
1/16
60
3/64
5/8
18
37/64
3/32
48
1/16
11/16
11
19/32
1/8
40
3/32
11/16
16
5/8
5/32
32
1/8
3/4
10
21/32
5/32
36
1/8
3/4
16
11/16
5/32
24
9/64
3/4
20
45/64
7/32
32
5/32
7/8
9
48/64
7/32
24
11/64
7/8
14
13/16
1/4
32
3/16
7/8
20
53/64
1/4
20
13/64
1
8
7/8
1/4
24
13/64
1
12
59/64
1/4
28
7/32
1
14
15/16
5/16
32
7/32
1
20
61/64
5/16
18
1/4
1 1/8
7
63/64
5/16
24
17/64
1 1/8
12
1 3/64
3/8
32
9/32
1¼
7
1 3/64
3/8
16
5/16
1¼
12
1 11/4
7/16
24
21/64
1 3/8
6
1 7/32
7/16
14
3/8
1½
6
1 11/32
1/2
20
25/84
1½
12
1 27/64
1/2
12
27/64
1 5/8
5½
1 29/64
1/2
13
27/64
1¾
5
1 9&17
9/16
20
29/64
1 7/8
5
1 11/16
9/16
12
31/64
2
4½
1 25/32
9/16
18
33764
3
4
2¾
5/8
11
17/32
4
4
2¾
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TABLAS DE BROCAS PARA MACHO SISTEMA MÉTRICO DIAMETRO
PASO Y BROCAS
PASO Y BROCAS
m.A
m.A
m.B
m.B
PASO
BROCA
PASO
BROCA
1
0,25
0,88
0,2
0,76
1,2
0,25
0,88
0,2
0,94
1,4
0,3
1,01
0,2
1,14
1,7
0,35
1,25
0,2
1,42
2
0,4
1,48
0,25
1,98
2,3
0,4
1,78
0,25
1,98
2,6
0,45
2,02
0,35
2,15
3
0,5
2,35
0,35
2,55
3,5
0,5
2,72
0,35
3,05
4
0,7
3,09
0,5
3,35
4,5
0,75
3,58
0,5
3,35
5
0,8
3,96
0,5
4,33
6
1
4,70
0,75
5,03
7
1
5,70
0,75
5,03
8
1,25
6,38
1
6,70
9
1,25
7,38
1
7,70
10
1,5
8,05
1
8,70
12
1,75
9,73
1,5
10,00
14
2
11,40
1,5
12,05
16
2
13,40
1,5
14,05
18
2,5
14,75
1,5
16,05
20
2,5
16,75
1,5
18,05
22
2,5
18,75
1,5
20,05
24
3
20,10
2
21,40
27
3
23,19
2
21,40
30
3,5
25,45
2
21,40
33
3,5
28,45
2
20,40
36
4
30,80
3
32,10
mm
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FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL ÁREA DE TECNOLOGÍA DE PROCESOS
ASIGNATURA
: MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
TIPO
: INFORMACIÓN TÉCNICA
TALADRO DE COLUMNA
BIBLIOGRAFÍA : LABORATORIO DE MÁQUINAS E INSTRUMENTOS AUTOR
: UNIVERSIDAD DE LIMA
30
EL TALADRO
31
EL TALADRO Y SUS PARTES
32
33
OPERACIONES CON EL TALADRO DE COLUMNA
Taladrado:
Se utilizan brocas para hacer un agujero sin mayor precisión. Se le puede considerar al taladro con broca como la operación de desbaste del agujero. Se puede hacer agujero ciego o agujero pasante.
Taladrado (agujero ciego)
Taladrado (agujero pasante)
Abocardado: Es una operación posterior al taladro y genera un cilindro en la superficie del material, que servirá de asiento de la cabeza de pernos. A es igual al diámetro del vástago del perno, B es igual al diámetro de la cabeza del perno.
Abocardado
34
Refrentado: Es una operación después del taladrado y genera a diferencia del abocardado, una superficie circular poco profunda, que sirve de asiento para la arandela de un perno o tornillo.
Refrentado
Escariado:
Es una operación posterior al taladro y le da acabado con precisión al agujero. La herramienta se llama escariador.
Escariado Madrilado o Barrenado:
Mandrilado Es una operación que permite rectificar la excentricidad de un agujero, cuando no se cuenta con el escariador adecuado. También se puede hacer agujero de diámetros mayores, cuando no se cuenta con la broca adecuada (ver figura superior).
35
Avellanado o Graneteado: Esta operación consiste en producir un chaflán de menos de 90° en la superficie de un agujero previamente taladrado. El chaflán será un tronco de cono, cuyo diámetro mayor será igual al de la cabeza del perno de cabeza avellanada o cónica. Esta superficie sirve de asiento de la cabeza del perno.
Avellanado
Roscado:
Esta operación se realiza con tres machos de roscar, para logar la rosca inferior de un agujero previamente taladrado con aproximadamente el diámetro de raíz de la rosca.
Roscado
36
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL ÁREA DE TECNOLOGÍA DE PROCESOS
ASIGNATURA
: MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
TIPO
: INFORMACIÓN TÉCNICA
EL TORNO
BIBLIOGRAFÍA : LABORATORIO DE MÁQUINAS E INSTRUMENTOS AUTOR
: UNIVERSIDAD DE LIMA
37
Torno paralelo
Torno vertical
Torno CNC
38
PARTES PRINCIPALES DE UN TORNO PARALELO
CORTES COMUNES EN EL TORNO PARALELO
CORTES COMUNES EN EL TORNO PARALELO
Cortes comunes hechos con diferentes herramientas
40
41
42
43
DATOS TÉCNICOS DE UN TORNO CAPACIDAD Diferencia entre centros
mm
750/1000/1500/2000
Altura de centros sobre la bancada Volteo sobre la bancada Volteo sin escote Volteo sobre el carro transversal Ancho del escote Max.desplaz. del carro transversal Max.desplaz. del carro portaherramientas
mm mm mm mm mm mm
190 380 510 220 190 200
CABEZAL FIJO
205 410 540 250
220 440 570 280
AVANCES
Ahusamiento del husillo, externo tipo LOO Ahusamiento del husillo, interno Morse MT5 Diámetro de husillo mm 41 Número de velocidad del husillo 8 Rango de velocidades del husillo r.p.m 34 – 1000
Número de avances longit, 32 mm/rev 0,13-2,87 Número de avances trans.32 mm/rev 0,06-1,30 ROSCADOS
Rango de pasos métricos 44 mm/rev 0,25-10,5 Rango de pasos Wh/worth 32 dientes/pulg. 3-44
CABEZAL MÓVIL Ahusamiento de la contrapunta Morse Diám.del husillo de la contrapunta mm Desplaz.del husillo de la contrapunta mm
MT3 45 150
DIMENSIONES Y PESOS Distancia entre centro Espacio requerido Peso neto Peso bruto (empaquet) Volumen Dimensiones totales
750 86x185 880 1030 2,51 90x190x147
mm cm kg kg m3 cm
MOTORES Motor principal Motor sistema refrigerante 1000 86x210 920 1085 2,84 90x215x147 190 HF x 750 190 HF x 1000 190 HF x 1500 190 HF x 2000
kW kW
1500 86x260 1000 1200 3,50 90x265x147 A 1840 2090 2340 2840
B 750 1000 1500 2000
2,2 0,06
2000 86 x 310 1250 1350 4,23 90x320x147 C 1440 1695 1850 2670
D 1170 1420 1570 2390
44
Tabla de velocid ades de Corte para el TORNO (m/min)
Herramientas de CARBURO METÁLICO
Herramientas de ACERO RÁPIDO MATERIALES Desbastado
Acabado
Roscado y Moleteado
Desbastado
Acabado
Acero 0,35%C
25
30
10
200
300
Acero 0,45%C
15
20
8
120
16
Acero extra duro Hierro Fundido Maleable Hierro Fundido gris
12
16
6
40
60
20
15
8
70
85
15
20
8
65
95
Hierro fundido duro
10
15
6
30
50
Bronce
30
40
10-25
300
380
Latón y cobre
40
50
10-25
350
400
Aluminio
60
90
15-35
500
700
Fibra y Ebonita
25
40
10-20
120
150
45
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL ÁREA DE TECNOLOGÍA DE PROCESOS
ASIGNATURA
: MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
TIPO
: INFORMACIÓN TÉCNICA
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL ÁREA DE TECNOLOGÍA DE PROCESOS
ASIGNATURA
: MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
TIPO
: INFORMACIÓN TÉCNICA
LA FRESADORA
BIBLIOGRAFÍA : LABORATORIO DE MÁQUINAS E INSTRUMENTOS AUTOR
: UNIVERSIDAD DE LIMA 46
FRESADORA
47
LA FRESADORA Y SUS PARTES
48
TIPOS DE FRESA
49
50
Movimiento Princi pal en la Fresadora: Fresadora:
FRESADO FRONTAL
FRESADO CILINDRICO
Donde: vc : Velocidad de Corte de la Fresa dF : Diámetro de la fresa Movimiento Secundario en la Fresadora: Fresadora:
51
Longit ud de Pasada en el fresado ci líndrico
Por Pitágoras:
2
⎛ d ⎞ ⎛ d ⎞ Δ = ⎜⎜ F ⎟⎟ − ⎜⎜ F − h ⎟⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠
2
Por lo tanto, la longitud total es: LT
= L + 2y + 2Δ
Longit ud de Pasada en el fresado fr ontal
⎛ d ⎞ Δ = ⎜⎜ F ⎟⎟ ⎝ 2 ⎠
52
Por lo tanto, la longit ud total es: LT
= L + 2 y + dF
Velocidades de corte para la Fresa (m/min) Herramienta o Fresa MATERIALES Acero de alta velocidad
Pastilla Carburada
Aluminio
150-300
300-600
Latón blando
21-53
105-180
Bronce duro
20-39
60-127
Bronce muy duro
9-15
37-60
Hierro fundido blando
15-24
75-97
Hierro fundido duro
9-15
45-60
Hierro templado por enfriamiento rápido
30-60
Hierro maleable Acero blando ≤ 0,20%C Acero mediano ≤ 0,45%C Acero duro o acero aleado
21-30
75-111
18-27
45-75
15-2
37-60
9-15
30-45
Volumen Admis ible de Viruta al Fresar (cm 3/kW-min) Acero 1010
Acero 1050
Acero Aleado
Hierro Fundido
Latón (Cu, Zn)
Metales Ligeros
Fresado cilíndrico
12
10
8
22
30
60
Fresado Frontal
15
12
10
28
40
75
MATERIAL
53
Avances para Fresas (mm/labio) Herramienta o Fresa MATERIAL Acero de alta velocidad
Pastillas Carburadas
Aluminio
0,13 - 0,57
0,40 - 0,67
Latón (Cu + Zn)
0,11 - 0,53
0,30 - 0,63
Bronce (Cu + Sn)
0,10 - 0,48
0,35 - 0,56
Hierro fundido blando
0,10 - 0,46
0,22 - 0,50
Hierro fundido duro
0,07 - 0,33
0,14 - 0,40
0,08 - 0,28
0,18 - 0,35
0,07 - 0,23
0,14 - 0,30
0,04 - 0,15
0,12 - 0,27
Acero blando SAE1020, 1120 Acero mediano SAE1045, 1145 Acero duro y acero aleado
Profundidad de Pasada en el f resado cilíndrico
dF: Diámetro de la fresa dv: Diámetro de vástago de la fresa
⎛ d F − d V ⎞ ⎟ ⎝ 2
p ≤ 0,85 ⎜
54
Profundidad d e Pasada en el f resado front al
LF: Longitud de los labios de la fresa de vástago
p ≤ 0,8 LF
55
FRESADO DE UN ENGRANAJE CILINDRICO DE DIENTES RECTOS
Terminología del engranaje cilíndrico de dientes rectos
Procesos de maquinado que se utilizan para hacer engranajes
56
57
DIMENSIONES NORMALES DE LOS DIENTES DE UN ENGRANAJ E
Paso MODULO 1,00 1,25 1,5 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 (4,25) 4,50 (4,75) 5,00 (5,25) 5,50 (5,75) 6,00 6,25 6,50 (6,75) 7,00 (7,50) 8,00 (8,50) 9,00 (9,50) 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,0 18,00 20,00 22,00 24,00 27,00 30,00 33,00 36,00 39,00 42,00 45,00 50,00
Diente normal
Diente corto
Circular
Base
Addendum
Dedendum
Profundidad del diente
Addendum
Dedend um
Profundidad del diente
3,142 3,927 4,712 5,498 6,283 7,069 7,854 8,639 9,425 10,210 10,996 11,781 12,566 13,352 14,137 14,923 15,708 16,493 17,279 18,064 18,850 19,635 20,420 21,208 21,991 23,562 25,133 26,704 28,274 29,845 31,416 34,558 37,699 40,841 43,928 47,124 50,265 56,519 62,832 69,115 75,398 84,823 94,248 103,673 113,097 122,522 131,947 141,372 157,080
2,952 3,690 4,428 5,166 5,904 6,642 7,380 8,118 8,856 9,594 10,332 11,070 11,809 12,547 13,285 14,023 14,761 15,499 16,237 16,975 17,713 18,451 19,189 19,927 20,665 22,141 23,617 25,093 26,569 28,045 29,521 32,473 35,426 38,378 41,330 44,282 47,234 53,138 59,043 64,947 70,851 79,708 88,564 97,420 106,277 115,133 123,990 132,846 147,607
1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,25 5,50 5,75 6,00 6,25 6,50 6,75 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 27,00 30,00 33,00 36,00 39,00 42,00 45,00 50,00
1,25 1,56 1,87 2,19 2,50 2,81 3,12 3,44 3,75 4,06 4,37 4,69 5,00 5,31 5,37 5,94 6,25 6,56 6,87 7,19 7,50 7,81 8,12 8,44 8,75 9,37 10,00 10,62 11,25 11,87 12,50 13,75 15,00 16,25 17,50 18,75 20,00 22,50 25,00 27,50 30,00 33,75 37,50 41,25 45,00 48,75 52,50 56,25 62,50
2,25 2,81 3,37 3,94 4,50 5,06 5,62 6,19 6,75 7,31 7,87 8,44 9,00 9,56 9,87 10,69 11,25 11,81 12,37 12,94 13,50 14,06 14,62 15,19 15,75 16,87 18,00 19,12 20,25 21,37 22,50 24,75 27,00 29,25 31,50 33,75 36,00 40,50 45,00 49,50 54,00 60,75 67,50 74,25 81,00 84,45 94,50 101,25 112,50
0,75 0,94 1,12 1,31 1,50 1,69 1,87 2,06 2,25 2,44 2,62 2,81 3,00 3,19 3,37 3,56 3,75 3,94 4,12 4,31 4,50 4,69 4,84 5,06 5,25 5,62 6,00 6,38 6,75 7,13 7,50 8,25 9,00 9,75 10,50 11,25 12,00 13,50 15,00 16,50 18,00 20,25 22,50 24,75 27,00 29,25 31,50 33,75 37,50
1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,25 5,50 5,75 6,00 6,25 6,50 6,75 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 27,00 30,00 33,00 36,00 39,00 42,00 45,00 50,00
1,75 2,19 2,62 3,06 3,50 3,94 4,37 4,81 5,25 5,69 6,12 6,56 7,00 7,44 7,87 8,31 8,42 9,19 9,62 10,06 10,50 10,94 11,37 11,81 12,25 13,12 14,00 14,88 15,75 16,63 17,50 19,25 21,00 22,75 24,50 26,25 28,00 31,50 35,00 38,50 42,00 47,25 52,50 57,75 63,00 68,25 73,50 78,75 87,50
58
FRESADO DE UNA RUEDA FRONTAL POR EL PROCEDIMIENTO DEL PLATO DIVISOR Z = 25 dientes Se elige una fresa de modulo m = 2,5 (N° 4) y profundidad de fresa o altura del diente h = p = 2,25. m = 5,625 mm. Ajuste del plato divisor Se calcula el número de revoluciones de la manivela = n k RH = número de dientes de la rueda helicoidal (por lo general es de 40 dientes) z = número de divisiones o en este caso dientes del piñón (ej: 4, 6, 8, 10, 12 divisiones)
n k =
RH z
=
40 25
=1
15 25
3
12 n° de agujeros
5
20 circunferencia
=1 =1
con a u eros
En tal caso se da a los brazos de una apertura correspondiente a 12 intervalos sobre la circunferencia de 20 agujeros. Se pone el brazo posterior (p) en contacto con el obturador, se gira la manivela una vuelta y una fracción de vuelta hasta que el obturador se conecte con el brazo anterior (a). Para un nuevo diente o fracción angular se repite la operación después de haberse puesto el brazo (p) en contacto con el obturador. JUEGO DE FRESAS PARA DENTADO DE ENVOLVENTE Fresa N° z
1
2
3
4
5
6
12-15 14-16 17-20 21-25 26-34 35-54
7
8
55-135
135-crem
NÚMEROS CORRIENTES DE AGUJEROS EN LAS CIRCUNFERENCIAS DEL PLATO DIVISOR I
15
16
17
18
19
20
II
21
23
27
29
31
33
III
37
39
41
43
47
49
59
NÚMERO DE AGUJEROS DEL PLATO DIVISOR Cara I
17
19
21
24
29
33
39
43
49
Cara II
15
18
20
23
27
31
37
41
47
60
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL ÁREA DE TECNOLOGÍA DE PROCESOS
ASIGNATURA
: MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
TIPO
: INFORMACIÓN TÉCNICA
ALEACIONES HIERRO - CARBONO
BIBLIOGRAFÍA
: LABORATORIO DE MÁQUINAS E INSTRUMENTOS
AUTOR
: UNIVERSIDAD DE LIMA
61
ALEACIONES HIERRO - CARBONO Algunas propiedades del Hierro: Punto de fusión Punto de ebullición Densidad Conductividad térmica Calor específico a 100 °C Calor de fusión Radio covalente Dureza Brinell Coeficiente de expansión lineal
1536 °C 3000 °C 7,87 gr/cm 0,19 cal/s cm °C 0,12 cal/g 3,67 Kcal/átomo-g 1,17 Angstroms 82 – 100 HB 12,6 x 10 -6
Formas alotrópicas del Hierro: Rango de
Forma
Sistema
temperatura
alotrópica
cristalino
Hasta 788 °C
α
788 °C a 910 °C
Parámetro
Propiedad magnética
BBC
2,86 A
Muy magnética
β
BBC
2,90 A
Débilmente magnética
910 °C a 1400 °C
γ
FCC
3,60 A
No magnética
1400 °C a 1539 °C
δ
BBC
2,93 A
Débilmente magnética
62
DIAGRAMA HIERRO – CARBONO
63
ESPECIFICACIONES DE ACERO AISI – SAE
Tipo 10 XX 11 XX 12 XX 13 XX 20 XX 31 XX 40 XX 41 XX 43 XX 46 XX 47 XX 48 XX 50 XX 52 XX 61 XX 81 XX 86 XX 88 XX 92 XX 93 XX 98 XX
Nombre del acero Al carbono Resulfurado Resulfurado Refosforado Manganeso Aceros al níquel Níquel-cromo Molibdeno Cromo-molibdeno Ni-Cr-Mo Níquel-molibdeno Ni-Cr-Mo Níquel-molibdeno Cromo Cromo Cr-vanadio Ni-Cr-Mo Ni-Cr-Mo Ni-Cr-Mo Silicio NI-Cr-Mo Ni-Cr-Mo
Cr
Mn 0,4 0,9 0,9
Análisi s químic o nominal, % Mo Ni V P S 0,04 0,05 0,01 0,12 0,10 0,22
1,7 0,5
0,6 1,0
0,6 1,0 0,8 0,4 0,4 1,4 0,8 0,4 0,5 0,5 1,2 0,8
0,8 0,8 0,7 0,6 0,6 0,6 0,4 0,4 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,6 0,8
0,25 0,20 0,25 0,25 0,20 0,25
1,8 1,8 1,0 3,5
0,1 0,10 0,20 0,35
0,3 0,5 0,5
0,10 0,25
3,0 1,0
0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,02 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,02 0,04
0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,02 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,02 0,04
Si 0,01 0,01 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 3,0 0,3 0,3 0,3 0,3 2,0 0,3 0,3
64
TRATAMIENTOS Y PROPIEDADES MECÁNICAS DE ACEROS SELECCIONADOS AISI Código 1010 1010 1020 1020 1040 1040 1055 1315 2030 3130 4130 4140 4815 9260 HSLA
Tratamientoª LC EFE LC EFE LC EFE TT ninguno ninguno TT TT TT TT TT ninguno
Resistencia a lb/pulg 2 44 000 53 000 55 000 61 000 75 000 85 000 130 000 79 000 82 000 101 000 129 000 133 000 92 000 144 000 85 000
la tensión (MPa) (304) (366) (380) (421) (517) (587) (897) (545) (566) (697) (890) (918) (635) (994) (586)
Elongación % 47 12 28 15 20 10 16 34 32 28 17 16 27 18 20
ª LC=laminado en caliente; EF=estirado en frío; TT=tratamiento térmico que involucra calentamiento y temple, seguido de revenido para producir martensita revenida.
65
TABLA DE EQUIVALENCIAS DE LOS ACEROS UNE Numérica
Simbólica
F 1110 F 1131 F 1132 F 1140 F 1141 F 1142
C15k C32k C37k C45k C42k C47k
F 1201 F 1202 F 1203 F 1250 F 1251 F 1252 F1262 F 1272 F 1282
38Cr4 42Cr4 36Mn6 35CrMo4 30CrMo4 40CrMo4 32NiCrMo12 40NiCrMo7 40NiCrMo4
SAE
1046 1045 1046 5135 5140 1036 4135
F 141 F 143 F144
1070 9262 1010 (SiK) 1018 8620
UNE Numérica
Simbólica
SAE
F 171 Ck35 Ck45 Ck45
C38 C45 C43 C48
DIN
UNI
31CrMo12
F211 F 221 F 222
1020 4125
F 314
30302
22520 CK15/CK22 25CrMo4
25CrMo4
37Cr4
34CrMo4
35CrMo4
4140
52100
C10K C17K 20NiCrMo2 20NiCrMo 20NiCrMo5 18CrMo4 14NiCrMo13
UNI
1016 1030
F 131
F 1510 F 1511 F 1522 F 1522 F 1525 F 1550 F 1560
DIN
100C6 CK67 50CrV4 55Si7
UC70 50CV4
CK10
C10
F 6200 F 6201 F 6202 F 6203 F 6204 F 6205 F 6206 F 6207 F 6208 F 6213 F 6214 F 6215 F 6216 F 6217 F 6218
ST33-1 ST37-1 ST37-2 ST37-3U ST37-3N ST42-1 ST42-2 ST42-3U ST42-3N ST52-34 ST52-3N ST50-1 ST60-1 ST70-2
Fe33 Fe37-A Fe37-B Fe37-C Fe37-D Fe42-A Fe42-B Fe42-C Fe42-D Fe52-B Fe52-C Fe52-D Fe50-1 Fe60-1 Fe70-2
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FABRICACIÓN DE ACEROS COMUNES
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DURÓMETROS Son aparatos que miden la dureza superficial o interior de los materiales férreos y no férreos. Existen cuatro tipos de escalas que determinan la dureza: ESCALA
SHORE
VICKERS
ROCKWELL
BRINELL
SIMBOLO
HS
HV
HR
HB
Shore: Consiste en dejar caer un “martillo” o bola desde una altura determinada sobre la superficie de una probeta y medir la altura alcanzada al rebotar. Ejemplo: Si la bola rebota 70 unidades, la dureza será 70 HS. La medida final se obtiene después de por lo menos seis ensayos realizados.
Vickers: Es aplicable para medir la dureza de piezas nitruradas o piezas ligeras. Se comprime la superficie del material a ensayar por medio de un penetrador con punta de diamante en forma de pirámide recta y base cuadrada y se mide la longitud media de las dos diagonales de la huella dejada por el penetrador después de tres ensayos. HV = 1,854
p d2
( kg / mm ) 2
p = carga aplicada sobre el penetrador d = diámetro de las diagonales de la huella en mm
Ejemplo: HV30 620 = dureza Vickers de 620 kg/mm 2 con carga aplicada p de 30 kg durante 15 segundos (duración normal) HV
30/20 620
= dureza Vickers de 620 kg/mm 2 con carga aplicada p de 30 kg
durante 20 segundos. 68
METODO VICKERS
Rockwell: Se comprime la superficie a medir por medio de un penetrador compuesto de una bola de acero de 1/16” de diámetro o un cono de diamante sometido a la acción de una carga pre-establecida, midiendo la profundidad alcanzada por el propio penetrador. Se expresa en unidades convencionales referidas a la profundidad de la penetración. Se designa la dureza con el símbolo HR seguido de una letra minúscula en el caso de las escalas B y C o HRescalaE, HRescalaL, HRescalaM, etc. Se aplica para medir la dureza del acero y materiales blandos. METODO ROCKWELL Profundidad debido a una fuerza inicial de 10 kg
Superficie de metal sometida a prueba
Penetrador de diamante de forma cónica esferoidal
Profundidad debido a la carga final de 60 a 150 kg
Diferencia en profundidades que sirve como base para la medición de la dureza
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Brinell: Se comprime el material con un penetrador compuesto de una bola de acero que puede variar desde 2,5 a 10 mm. Se comprueba la profundidad de la huella o se comprueba el diámetro de la huella. La carga es de 75 kg La medida obtenida se convierte por medio de una tabla en el número de dureza Brinell. Se aplica para medir la dureza de materiales semiduros y blandos, En aceros de gran dureza la impresión es tan pequeña que resulta difícil la lectura, por lo que se emplea con mayor frecuencia la prueba Rockwell para tales materiales. METODO BRINELL
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