METODO ROCKWELL (1924)
FUNDAMENTO TEORICO ENSAYO ROCKWELL
El método Brinell no permite medir durezas de los aceros templados porque se deforman las bolas. Para esto se emplea el método Rockwell. El método Rockwell se basa también en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados; pero en lugar de determinar la dureza del material en función de la huella que deja el cuerpo penetrante, se determina en función de la profundidad de esta huella. Los cuerpos penetrantes son: un diamante en forma de cono de 120º ± 1º, con la punta redondeada, con un radio de 0,2 ± 0,01 mm, que se denomina también penetrador Brale, y bolas de 1/8" y 1/16" de diámetro, aunque también, pero menos empleadas las de 1/2" y 1/4". Se utilizan cargas de 60, 100 y 150 Kg, para materiales gruesos y de 15, 30 y 45 para materiales delgados. En total existen veintiún escalas, para veintiún combinaciones de penetradores y cargas, que se dan según la tabla:
ESCALA DESIGNACION
TIPO DE
TIPO Y TAMAÑO
PRUEBA
DEL PENETRADOR
CARGA
CARGA
ESCALA DEL COMPARADOR APLICACIONES
MENOR MAYOR COLOR EN Kg
COLOCACION
EN Kg
Aceros nitrurados, flejes estirados en frío, hojas de afeitar,. A
Normal
Cono de Diamante
10
60
Negro
Fuera Carburos metálicos (90 a 98)
B
Normal
Bola de 1/16 “
10
100
Rojo
Dentro
Aceros al carbono recocidos de bajo contenido de carbono.
C
Normal
Cono de diamante
10
150
Negro
Fuera
Aceros duros. Con dureza superior a 100 HRB o 20 HRC
D
Normal
Cono de diamante
10
100
Negro
Fuera
Aceros cementados.
E
Normal
Bola de 1/8 “
10
100
Rojo
Dentro
Metales blandos, como antifricción y piezas fundidas
F
Normal
Bola de 1/16 “
10
60
Rojo
Dentro
Bronce recocido
G
Normal
Bola de 1/16 “
10
150
Rojo
Dentro
Bronce fosforoso y otros metales.
H
Normal
Bola de 1/8 “
10
60
Rojo
Dentro
Metales blandos con poca homogeneidad, fundición de hierro.
K
Normal
Bola de 1/8 “
10
150
Rojo
Dentro
Metales duros con poca homogeneidad, fundición de hierro.
L
Normal
Bola de ¼ “
10
60
Rojo
Dentro
Metales duros con poca homogeneidad, fundición de hierro.
M
Normal
Bola de ¼ “
10
100
Rojo
Dentro
Metales duros con poca homogeneidad, fundición de hierro.
P
Normal
Bola de ¼ “
10
150
Rojo
Dentro
Metales duros con poca homogeneidad, fundición de hierro.
R
Normal
Bola de ½ “
10
60
Rojo
Dentro
Metales muy blandos.
S
Normal
Bola de ½ “
10
100
Rojo
Dentro
Metales muy blandos.
V
Normal
Bola de ½ “
10
150
Rojo
Dentro
Metales muy blandos.
15-N
Superficial
Cono de diamante
3
15
Rojo
Dentro
Aceros nitrurados, cementados y de herramientas de gran dureza.
30-N
Superficial
Cono de diamante
3
30
Rojo
Dentro
Aceros nitrurados, cementados y de herramientas de gran dureza.
45-N
Superficial
Cono de diamante
3
45
Rojo
Dentro
Aceros nitrurados, cementados y de herramientas de gran dureza.
15-T
Superficial
Bola de 1/16 “
3
15
Rojo
Dentro
Bronce ,latón y acero blando
30-T
Superficial
Bola de 1/16 “
3
30
Rojo
Dentro
Bronce ,latón y acero blando
45-T
Superficial
Bola de 1/16 “
3
45
Rojo
Dentro
Bronce ,latón y acero blando
Se construyen dos clases de máquinas: las utilizadas para materiales de perfil grueso, en los cuales se usan las escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M, P, R, S, V, y las construidas para materiales de perfil delgado, con las escalas 15-N, 30-N, 45-N, 15-T, 30-T y 45-T, ambas máquinas llevan una un dial indicador con escala con números negros para las mediciones con punta de diamante (penetrador Brale) y otra escala con números rojos para las mediciones realizadas con bolas de acero endurecido.
Las cargas se aplican en dos tiempos. En la máquina normal, primero se aplica una carga de 10 Kg., poniendo a continuación el indicador que mide la penetración al cero. Después se completa la carga hasta llegar a la carga total del ensayo. Si por ejemplo, esta carga es 100 kg., se deberá aplicar primero la carga de 10 kg. Y luego poner 90 kg. más. Se quita después la carga adicional o sea los 90 kg., y la profundidad a que queda el cuerpo penetrante es la que se toma para calcular la dureza. El número que mide la dureza no está ligado con la carga, como ocurre con la dureza Brinell, sino que es un número arbitrario, pero naturalmente proporcional a la penetración. Se determina deduciendo del número 100, si se ensaya con diamante y del 130, si se ensaya con bola, las unidades de penetración permanente medidas en 0,002 de milímetro. La denominación de los ensayos Rockwell se hace por las iniciales HR, seguidas por una letra minúscula que define la escala. Por ejemplo 60 Rockwell de la escala c se debe anotar 60 HRc. La cifra de la dureza, se lee directamente en la esfera del aparato. En cuanto al espesor mínimo que deben tener las piezas o probetas, es diez veces la penetración del cono o de la bola. Respecto a la forma de las piezas, si son cilíndricas, de diámetro inferior a 30 mm, debe introducirse un factor que se da en los siguientes gráficos:
Nº
ROCKWELL A
ROCKWELL C
1
Angulo de la punta del diamante = 120º
Angulo de la punta del diamante = 120 º
2
Radio de redondeo de la punta del cono 0,2 mm.
Radio de redondeo de la punta del cono 0,2 mm.
3 4
Po P1
Carga previa = 10 Kg Carga adicional = 50 Kg
Carga previa = 10 Kg Carga adicional = 140 Kg
5
P
Carga total = 60 Kg (P = Po + P 1)
Carga total = 150 Kg (P = Po + P 1)
Penetración con la carga previa (punto de partida de la medición) Penetración total actuando la carga adicional.
Penetración con la carga previa (punto de partida de la medición) Penetración total actuando la carga adicional.
6 7 8
f
Penetración permanente después de quitar la carga adicional
Penetración permanente después de quitar la carga adicional
9
HRa ó HRc
Dureza Rockwell A = 100 - f
Dureza Rockwell C = 100 - f
Nº
ROCKWELL B
1
D
Diámetro de la bola
2
Po
Carga previa = 10 Kg
3 4
P1 P
Carga adicional = 90 Kg Carga total = 100 Kg (P = Po + P 1)
5
Penetración con la carga previa (punto de partida de la medición)
6 7
e
Penetración total actuando la carga adicional. Penetración permanente después de quitar la carga adicional
8
HRb
Dureza Rockwell B = 130 - f
Este método es muy rápido y preciso, pudiendo realizar el ensayo operarios no especializados. Además, las huella son más pequeñas que en el método Brinell. Pero tiene el inconveniente de que si el material no asienta perfectamente sobre la base, las medidas resultan falseadas.
LISTA DE MATERIALES
Mitutoyo ATK-F1000 JAPON
PROCEDIMIENTO Encender el equipo y determinar la escala que se va usar para medir la probeta. Ajustar según la escala seleccionada, carga y tiempo de prueba necesario. Colocar y fijar el identador q se va usar. Poner la probeta sobre el soporte que tiene el durómetro.
Girar con las dos manos la base del soporte, hasta que la probeta haga contacto con el identador.
El durómetro nos dirá la dureza.
CALCULOS Y RESULTADOS 3.Para hallar la profundidad de penetración, se uso dos formulas, que son las siguientes: (130-HRx) x0.002
(mm)
identador de billa o bola
(100-HRx) x0.002
(mm)
identador de diamante
Probeta
Dureza
Tipo de identador
Profundidad (mm)
Aluminio (HRF) Cobre recocido (HRF) Cobre (HRF) Bronce (HRF) Acero SAE 1010 (HRB) Acero SAE 1045 (HRB) Acero A-36 (HRC)
58 41 92 90 70 94 36
Bola de 1/16" Bola de 1/16" Bola de 1/16" Bola de 1/16" Bola de 1/16" Bola de 1/16" cono de diamante
0.1446 0.1706 0.0757 0.0806 0.1209 0.0723 0.1272
5.Probetas en HRF
Cobre Aluminio recocido 56.6 44 60 38 56.5 42 58 41
Cobre 92.5 91.5 92.4 92
Bronce 88.7 89.9 90.4 90
Probetas en HRB Acero liso SAE 1010 Acero corrugado SAE 1045 70.3 93.8 70 93.4 68.3 94.3 70 94
Probetas en HRC
Cobre
Bronce
Acero liso SAE 1010 Acero corrugado SAE 1045 Acero A36 35.7 37.2 36.2 36
Probetas transformadas a HRB
Acero A36
62
61
70
94
Grafica de equivalencias en escala HRB
120 100 80 60 Series1 40 20 0 Cobre
Bronce
Acero liso SAE 1010
Acero corrugado SAE 1045
Acero A36
OBSERVACIONES Las probetas se pueden volver a usar, ya que el ensayo Rockwell no constituye una gran pérdida del material. El ensayo Rockwell es de una amplia aplicación ya que se usa para materiales blandos y duros. RECOMENDACIONES Las probetas deben ser perfectamente lijadas, osea deben quedar lisas, para que el identador toque a la probeta perpendicularmente. Se recomienda realizar una grafica de tendencia para la equivalencia de escala HRF a HRC, ya que en la norma que indico el profesor, no se encontró dicha equivalencia, lo mismo sucedió en Brinell.
CONCLUSIONES
111
El acero es uno de los materiales más duros. Es muy fácil darse cuenta de resultados erróneos, porque la lectura de la dureza de un ensayo varía mucho de otro, por eso no se considero los datos del durómetro Rockwell analógico.
