Dureza Rockwell

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA LABORATORIO DE DE CARACTERIZACION CARACTERIZACION DE LOS MATERIALES Departamento de Ingeniería de Materiales M ateriales

PRACTICA N° 2 DUREZA EN MATERIALES METALICOS

I. RESUMEN En la presente práctica hemos efectuado un ensayo de dureza Rockwel en materiales metálicos como Acero AISI 304, Latón y Aluminio utilizando una máquina de dureza INDETEC para determinar sus valores de resistencia, verificar sus propiedades y establecer su comportamiento bajo influencias externas.

II. OBJETIVOS   

Conocer el procedimiento para un ensayo de Dureza Rockwell. Obtener el valor de la dureza Dureza Rockwell de los diferentes materiales metálicos. Conocer la dureza de los distintos materiales y comparar el valor teórico con el valor experimental.

III. MARCO TEORICO Definimos a la dureza como la resistencia de los materiales a ser penetrados, a absorber energía o a ser cortados. La clasificación de los métodos de dureza de acuerdo al procedimiento empleado para su realización se divide en tres importantes grupos:   

Los que miden la resistencia elástica o al rebote. Los que miden la resistencia que oponen los cuerpos al corte o la abrasión. Los que miden la resistencia que oponen los cuerpos a la penetración o indentación.

MÉTODO DE DUREZA POR REBOTE O ELÁSTICO Consiste en dejar caer una herramienta con carga y altura definida sobre la superficie del material a ensayar, de tal forma que al chocar con dicha superficie se provoque un rebote de la herramienta, cuya altura está directamente relacionada con la dureza elástica del material. Dureza elástica: Reacción elástica del material cuando se deja caer sobre él un cuerpo más duro. Dureza Pendular: Resistencia que opone un material a que oscile un péndulo sobre él.

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MÉTODO QUE MIDE LA RESISTENCIA QUE OPONEN LOS CUERPOS A LA ABRASIÓN O AL CORTE Consiste en efectuar una ranura con una herramienta de corte o abrasiva al material a ensayar. Dependiendo del tipo de marca presentada, se determinará la dureza del material, es decir, si la ranura se presenta en forma profunda u opaca. Dureza al rayado: Resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. Dureza Mohs (mineralógica), Dureza Lima, Dureza Martens, Dureza Turner. MÉTODO POR PENETRACIÓN Está basado en la aplicación de una carga estática sobre la superficie de un material para provocarle una deformación permanente conocida como indentación o huella, la cual presenta una profundidad que está en relación inversa al número de dureza del material ensayado. Dureza a la penetración: Resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro. HBS y HBW, HR. Ensayo de dureza superficial El último ensayo rutinario es el de Dureza Superficial, que es la resistencia de un material a ser marcado por otro. Se prefiere el uso de materiales duros cuando éstos deben resistir el roce con otros elementos. Es el caso de las herramientas de contrucción (palas, carretillas, pisos, tolvas). El ensayo es realizado con indentadores en forma de esferas, pirámides o conos. Estos elementos se cargan contra el material y se procede a medir el tamaño de la huella que dejan. Es un ensayo fácil y no destructivo; puede realizarse en cualquier sitio, ya que existen durómetros fácilmente transportables. La clasificación y los métodos varían con cada material, dando origen a los números de dureza:  

HBN (HardnessBrinellNumber) HRA, HRB, HRC, ... (Hardness Rockwell series A, B, C, ...)

DUREZA ROCKWELL 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. El esquema de determinación de la dureza según Rockwell se expone en la figura 1.

Al comienzo el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra bajo la acción de la carga previa PO, la cual se mantiene hasta el final del ensayo. Esto garantiza una mayor exactitud del ensayo ya que excluye la influencia de las vibraciones y de las irregularidades de la delgada capa superficial. Después se expone la probeta a la acción de la carga total PF= PO+ P1, y la profundidad de penetración aumenta. Luego de retirada la carga principal P1, en el sistema probeta-indentador ocurre una recuperación elástica, ya que sobre el actúa sólo la carga previa PO, siendo posible la medición de la profundidad de penetración h, la cual determina el número de dureza Rockwell (HR). Para determinar la dureza Rockwell se utilizan dos tipos de indentadores: el cónicoesferoidal de diamante y el de bola (acero o carbono de tungsteno) de varios diámetros. Entre el número de Rockwell y la profundidad de la impronta h existe la siguiente dependencia: Para el cono diamante:


Para las bolas de acero: De estas fórmulas se deduce que cada unidad de dureza Rockwell corresponde a una penetración de 0,002 mm y que el valor de dichas unidades debe ser restado de cierto “tope”para que haya coherencia: a menor profundidad de penetración mayor será el número de Rockwell y viceversa.En la práctica no hay necesidad de usar estas fórmulas, ya que los indicadores de las máquinasde Rockwell de manera automática realizan estas operaciones mostrando directamente el número de dureza en sus diales. El estándar define las características geométricas de los indentadores. Para el penetrador cónico esferoidal se muestran en la figura:

Figura 2. Indentador cónico esferoidal de Rockwell Las bolas tienen los siguientes diámetros: 1/16”; 1/8”; 1/4”; 1/2”. Las cargas a aplicar pueden ser:


IV. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS Materiales    

Acero AISI 304 Aluminio Latón. Lijas al agua N° 80,120,220,320,400

Equipos  

Máquina universal de dureza (marca INDETEC). Máquina de esmeril.

Instrumentos 

Indentador cono (diamante).

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 5.1.

5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8.

Desbaste: Consiste en la preparación de la superficie mediante papeles abrasivos (lijas al agua).El objetivo principal es una superficie plana y pulida apta para el ensayo de Dureza. El desbaste puede ser dividido en dos procesos individuales: desgaste grueso (lijas de 80 – 320) y desbaste fino (lijas de 400 – 2000). Ajustar el sistema digital de acuerdo al tipo de indentador a emplear. Seleccionar la carga, en el caso de ambos del ensayo Rockwell empezamos con una escala alta hasta encontrar la adecuada. Colocar adecuadamente la muestra a ensayar sobre la plataforma del equipo y elegir el punto de indentación. Elevar la plataforma de forma manual, hasta que la probeta toque al indentador. Presionar el pulsador de aplicación de carga. Finalmente aparecerá en la pantalla táctil del durómetro el valor de la dureza correspondiente a la muestra analizada Realizar los ensayos de la indentación sobre las muestras en los diferentes materiales metálicos.


VI. RESULTADOS


VII. DISCUSIÓN DE RESULTADOS


VIII. CONCLUSIONES


IX. BIBLIOGRAFIA   

http://es.scribd.com/doc/19240576/Ensayo-de-Dureza-Rockwell http://www.inoxidable.com/dureza.htm http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/durezam4.htm

X. ANEXOS

Dureza Rockwell

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