Fundamentos teóricos La dureza es una característica del material relacionada con su solidez y consistencia. Pero no hay una medida de esta característica que pueda aplicarse a todos los materiales. Existe una serie de definiciones arbitrarias de esta propiedad, en los que están basados los ensayos de dureza: resistencia al rayado, dureza al rebote, resistencia al desgaste, resistencia al mecanizado, resistencia a la indentación. La cifra de dureza más utilizada en ingeniería es la dureza a la indentación, definida como el cuociente entre una carga aplicada mediante un elemento indentor (bolita de acero endurecido o pirámide de diamante) y el área de la huella hu ella indentada (Vickers y Brinell). También se define la cifra de dureza Rockwell, en relación a la profundidad de penetración alcanzada por un elemento indentor (bolita o cono de diamante), cuando se aplica una carga sobre la superficie de la pieza de prueba
El ensayo de dureza mide la resistencia de la superficie de un material a ser penetrada por un objeto duro. Existe una diversidad de pruebas de dureza, son de uso común los ensayos Brinell y Rockwell, los cuales fueron realizados en esta práctica. El ensayo Brinell, consiste en imprimir una bolita de acero, de un diámetro determinado (por lo general de 10 mm de diámetro, aunque hay otros diámetros) sobre el material a ensayar, mediante una carga y durante un tiempo preestablecido. Al suprimir la carga la probeta queda marcada con una impresión (huella) dejada por la bola, cuyo diámetro (en milímetros) se mide con un microscopio, el cual generalmente mide entre 2 y 6mm, y con esta medida se calcula el número de dureza Brinell (ó índice de dureza) durez a) simbolizado por HB ó BHN, por medio de la siguiente ecuación:
Donde F es la carga aplicada en kilogramos, D es el diámetro de la bola y D1 es el diámetro de la huella, ambas en mm. El ensayo de dureza Rockwell utiliza una pequeña bola de acero para materiales blandos y un cono de diamante para materiales duros. En este ensayo no se mide el diámetro de la huella, sino su profundidad, el aparato lo hace automáticamente y por medio de un instrumento de carátula se lee directamente la dureza Rockwell (HR). Existe una
diversidad de cargas que se pueden aplicar y varios indentadores de bola (diferente diámetro), además del indentador de diamante. Cada combinación de carga e indentador genera una escala de durezas diferentes. Cada escala tiene sus aplicaciones, por ejemplo la escala C (Dureza HRC) se utiliza para aceros endurecidos. Si se quiere medir la dureza del aluminio, se utilizará la escala F (HRF). Con otras escalas es posible tomar la dureza de materiales tan duros como las cerámicas o tan blandos como los polímeros (plásticos). Difiere del ensayo Brinell en que los penetradores y las cargas son menores, de ahí que la huella resultante sea menor o menos profunda. Es apreciable al ensayo de materiales que posean durezas que rebasen el alcance de la dureza Brinell, y es más rápido porque arroja lecturas directas arbitrarias. PROCEDIMIENTO Ensayo de dureza Rockwell 1. Verificamos tener los accesorios adecuados para realizar el ensayo 2. En nuestra hoja de datos buscamos el material y vemos la carga, el perforador y escala asignados. 3. Luego ponemos la carga y el perforador adecuados (bola ½”, bola ¼”, cono diamante, etc) en este caso se usó bola de 1/16 pulgadas. 4. Ponemos la plataforma que mejor se acomode al contorno del material 5. Ponemos el material en una zona donde no tenga agujeros ni abolladuras 6. Se ajusta la maquina hasta que haga contacto con el material 7. Una vez que se aplique la presión, debemos fijarnos que la aguja más pequeña llegue al punto rojo. 8. Luego se ajusta la rueda del contorno para que la aguja grande marque 0(cero). 9. Después se jala la palanca que se encuentra al costado de la máquina, y cuando la aguja grande deje de moverse se toma tiempo durante 5 segundos. 10. Transcurrido los 5 segundos se regresa la palanca a su estado anterior. 11. Notamos que la manecilla grande apunta a dos números diferentes uno de color rojo y otro de color negro (mirando la escala de dureza rockwell nos fijamos cual es la lectura en escalas de comparador, y dependiendo del color hacemos la lectura sea n egro o sea rojo) Observando nuestra escala, B, tenemos que debemos tomar el numero marcado en rojo. 12. Luego anotamos los resultados
Ensayo de dureza Brinell El ensayo de dureza Brinell se elaboró en la máquina universal de ensayos, a la cual se le instalo un penetrador de bola de 10 mm de diámetro, el procedimiento para realizar ensayo Brinell consiste en f orzar el marcador contra la muestra, aplicando una carga constante de 3000 Kg durante un tiempo de 25 seg. Para poder determinar el número de Brinell es necesario medir el diámetro de la impresión de la huella. El diámetro de la impresión de la huella se mide por medio de microscopio (mirilla micrométrica) que contiene una escala ocular. El número de Brinell (HB) es la razón de la carga en kilogramos al área en milímetros cuadrados de impresión. RECOMENDACIONES * Se debe de asegurar que el penetrador de bola a utilizar esté en óptimas condiciones, para así evitar errores en la medida. * Se debe de limpiar la superficie de la probeta antes de realizar el ensayo. * Se debe de seleccionar probetas de superficies planas. * En el ensayo de dureza Rockwell el experimentador debe tener mucho cuidado en el momento de liberar la carga mediante el sistema de palanca, de lo contrario el durómetro proporcionaría una lectura equivocada. * En los tipos de penetrador debe evitarse la acumulación en el penetrador de: polvo, tierra, grasa o capas de óxidos, dado que esto afecta los resultados de la prueba. * En el ensayo de dureza Rockwell se evitará hacer una nueva penetración sobre otra penetración. • En caso de piezas planas, no se debe medir dureza por ambas caras paralelas. • La indentación no debe practicarse muy cerca de otra, ni cercana a los bordes.
CONCLUSIONES:
La dureza es la resistencia del metal a la deformación plástica generalmente por indentación; sin embargo el término puede referirse también a rigidez o temple o a la resistencia al rayado, la abrasión o al corte. La dureza de indentación puede medirse por varias pruebas de
dureza, como Brinell, Rockwell o microdureza y Vickers • 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. • El ensayo Rockwell es de amplia a plicación pues se puede utilizar tanto en materiales duros como blandos. • Se conoció y aprendió a utilizar una máquina de dureza Rockwell. • Se logró determinar la dureza Rockwell en las escalas B, en los materiales entregados en 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.
DUREZA ROCKWELL Es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. 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.
