DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA
LABORATORIO MECÁNICA DE MATERIALES
ING: CRISTIAN LEIVA
TEMA: DUREZA BRINELL, DOBLADO EN METALES, MPACTO INTEGRANTES: CAIZA ORLANDO GARCIA OSCAR GUERRA ANDRES
LOACHAMIN EDGAR Sangolquí, 07 de noviembre de 2013
TEMA: DUREZA BRINELL, DOBLADO EN METALES, IMPACTO
OBJETIVO: Medir la dureza Brinell, Resistencia al impacto de un metal y observar las fibras sometidas a tracción en una placa doblada. MARCO TEÓRICO:
Dureza Brinell
(
)(
√
)
Dónde: HB= Dureza Brinell (Kg/mm2) P=Carga Aplicada (Kg) D= Diámetro de la esfera de acero (mm) d= Diámetro promedio de la huella dejada por la esfera de acero (mm)
Resistencia al Impacto Viga simplemente apoyada con carga de impacto en la mitad de la longitud.
Dónde: I= Resistencia al impacto. U= Energía de deformación medida en el péndulo de Charpy. A= Área de la sección Transversal Ley de conservación de la energía, que involucra energías potencial, cinética y de deformación. Importancia del ensayo de tracción El ensayo de tracción en ingeniería es ampliamente utilizado, pues suministra información sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseño y también para verificación de especificaciones de aceptación. Todos los materiales metálicos tienen una combinación de comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción. Elasticidad: es la propiedad de un material en virtud de la cual las deformaciones causadas por la aplicación de una fuerza desaparecen cuando cesa la acción de la fuerza.
Doblado en Placas Viga simplemente apoyada, con una fuerza en la mitad de la longitud produciéndose doblado en U dentro del rango plástico, observando la superficie que corresponde a las fibras a tracción para verificar si existen discontinuidades abiertas (grietas), que si así lo fuere se diría que el material o el cordón de soldadura es de baja calidad y que no tuvo un adecuado proceso de fabricación.
EQUIPO 1. 2. 3. 4.
Calibrador pie de rey. Máquina de ensayos universales (dureza Brinell, Doblado). Indentor con esfera de acero endurecido (dureza Brinell) Péndulo de Charpy (Impacto).
PROCEDIMIENTO Dureza Brinell 1. 2. 3. 4.
Pulir la probeta. Medir el diámetro de la esfera de acero endurecido. Aplicar una carga de 1500 kg durante 15segundos con la máquina de ensayos universales. Medir el diámetro medio (laboratorio de metrología), de la huella dejada por la esfera de acero. 5. Hacer firmar las hojas de registro. Resistencia al Impacto 1. 2. 3. 4.
Medir las dimensiones de la sección transversal de la probeta. Determinar el valor de referencia de la energía de deformación. Medir la energía de deformación U de la probeta hasta la rotura. Observar la sección de rotura de la probeta.
Doblado 1. Colocar la placa de forma que funcione como viga simplemente apoyada. 2. Aplicar la carga con la máquina de ensayos universales en la mita de la longitud. 3. Observar las fibras a tracción, indicando si existen discontinuidades abiertas, si las hubieran proceda a medirlas.
PREGUNTAS PARA EL INFORME DUREZA BRINELL
Calcular la dureza Brinell HB del material. Tabulación de Datos D P t
10,48mm 1500 Kg 15s
Datos tomados de la huella en el laboratorio de Metrología: Huella 1:
Huella 2:
(
(
)(
)(
√
√
)
)
Calcular la relación entre la dureza Brinell y el esfuerzo último a la tracción del material. Según la relación de Tabor, la resistencia mecánica de un material plástico ideal en kg/mm2 es la tercera parte de su dureza expresada en Brinell.
Así con nuestros datos tendríamos:
Basándonos en una tabla de Dureza Brinell; el valor real del esfuerzo ultimo con una dureza de valor 209 HB seria 705 N/mm2, con lo que podemos ver que la relación es 1HB/3. CONCLUSIONES:
La dureza es la resistencia que presentan los materiales a ser penetrados, esto sabemos que es un propiedad de los materiales, y sirve en el momento de seleccionar un material para dicha operación. El método de dureza Brinell nos permite determinar la dureza de un material. El diámetro de la huella echa por la esfera de acero depende de la dureza del material, con ello a mayor diámetro de la huella la dureza es menor y a menor diámetro de la huella, la dureza es mayor. El tiempo y la carga aplicada influyen en el diámetro de la huella. Para mejorar la penetración de la bola de Brinell la superficie a ser tratada debe estar correctamente pulida. La bola de Brinell siempre debe ser aplicada perpendicularmente a la superficie.
RESISTENCIA AL IMPACTO Materiales:
Probeta acero A36
Equipo:
Calibrador Pie de rey
Flexómetro
Péndulo Charpy
Tabulación de datos Datos acero A36 Sección transversal Energía de deformación
Dimensión 11,39x6 11.4 kg m
PREGUNTAS:
Calcular la resistencia al impacto I de la probeta.
Cálculos: ( (
) )(
)
Realizar un balance de energía.
Punto inicial A: tenemos que el péndulo parte del reposo a una cierta altura h1, es decir cuenta con energía potencial gravitacional Epg.
Punto dos B: en el instante de impacto al generarse una deformación de la probeta, el péndulo llegara con una velocidad v. Punto tres C: después de deformar la probeta y alcanzar nuevamente la velocidad cero y a una cierta altura h2. Entonces la energía mecánica en estos tres puntos será igual.
=
=
Donde E será la energía entregada a la probeta (viga) 1. 2.
Describir la sección de falla de la probeta.
En nuestro caso la sección de falla al ser un material dúctil se deformo estirándose hasta ceder.
CONCLUSIONES
La sección de falla va a depender del tipo de materiales ya sean estos dúctiles o frágiles. Este ensayo nos sirve para comprobar la calidad del material según nuestra necesidad si queremos que el mismo falle o al contrario.
La energía potencial inicial del péndulo es diferente de la final debido a que se entregó energía a la viga para lograr deformarla. La abertura o hueco de la probeta sirve para que el material se rompa justo en la mitad.
DOBLADO
Describir las fibras de tracción observadas:
Probeta sin soldar: en esta probeta en el momento del doblado no hubo fallas o fisuras, puesto que esta no se rompió ni presento ningún defecto. Las fibras de tracción resistieron el doblado, esto quiere decir que el metal dentro del plano se comprime, mientras que el metal por fuera del plano neutral se estira (fibras a tracción).
Probeta soldada: en el caso de esta probeta en el momento del doblado de cara si existo una falla, la cual midió 6.48 mm; esto nos quiere decir que el cordón de soldadura en una parte en este caso en el filo no estuvo bien soldado, y hubo falta del material.
Conclusiones:
Para realizar la práctica de doblado la distancia entre apoyos debe ser del diámetro del rodillo más dos espesores. Con este ensayo se puede evaluar si un material posee buena ductilidad. El metal se deforma plásticamente así que el doblez toma una forma permanente al remover la fuerza que estaba actuando. El doblado produce poco o ningún cambio en el espesor del metal. Cuando exista una soldadura y queramos realizar un doblado debemos asegurarnos que el cordón este bien realizado, que existe suficiente aporte de material, con lo cual las fibras a tracción soportaran y el metal no se romperá.
BIBLIOGRAFIA:
Stephen P. Timoshenko - Resistencia de Materiales ENCICLOPEDIA CEAC DEL ENCARGADO DE OBRAS, Cubicaciones y Resistencia de Materiales, Quinta edición, Esfuerzo a la tracción, página 140 ASKELAND DONALD – Ciencia e Ingeniería de los materiales. TOLEDANO, MAR. – Ciencia e Ingeniería de los materiales: Estructura, Propiedades y Fractura – Editorial Tórculo. DE GARMO PAUL – Materiales y procesos de fabricación – Editorial reverte Singer Ferdinand -Resistencia de materiales, 4ta edición, México 2005 http://www.schmolzbickenbach.com.mx/fileadmin/user_upload/public_images/Mexico/15PRESH5.pdf http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieriaindustrial/respuestas/261629/ http://www.monografias.com/trabajos12/pruemec/pruemec.shtml http://modelos2andreacortes.blogspot.com/2013/05/doblado-y-curvado-demetales.html
