INFORME LABORATORIO MEDICIÓN DE MATERIALES
MARIANA RODRIGUEZ DIAZ LUIS ALBERTO IBAÑEZ
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SENA CENTRO DE GESTION INDUSTRIAL BOGOTA 2015 INFORME LABORATORIO MEDICIÓN DE MATERIALES
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SENA CENTRO DE GESTION INDUSTRIAL BOGOTA 2015 INFORME LABORATORIO MEDICIÓN DE MATERIALES
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MARIANA ALEXANDRA RODRIGUEZ LUIS ALBERTO IBAÑEZ
INSTRUCTOR TÉCNICO LEONEL VILLAMIL
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SENA CENTRO DE GESTION INDUSTRIAL BOGOTA 2015 CONTENIDO
Pág.
CONTENIDO..........................................................................................................................................4 TABLA DE ILUSTRASCIONES .................................................................................................................7 TABLA DE IMÁGENES ...........................................................................................................................8 2. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 10 3. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 11 3.1. Objetivo general ......................................................................................................................... 11 3.2. Objetivos específicos.................................................................................................................. 11 4. MARCO TEÓRICO........................................................................................................................... 12 5. REALIZACIÓN DEL LABORATORIO ................................................................................................. 14 5.1. Preparación de la probeta ......................................................................................................... 14 5.2. Dureza brinell ............................................................................................................................. 15 5.3. Prueba de dureza vicker............................................................................................................. 19 4
5.4. Prueba de dureza rockwell b ..................................................................................................... 20 5.4. Prueba de impacto. .................................................................................................................... 21 6. PRUEBA DE TRACCION .................................................................................................................. 23 6.1. Datos y grafica prueba de tracción. ........................................................................................... 23 7. EJERCICIOS DE IMPACTO ............................................................................................................... 24 7.1. Probeta de acero ........................................................................................................................ 24 7.3. EN VACIO .................................................................................................................................... 26 7.4. Conversión de unidades sistema inglés, prueba de vacío ......................................................... 28 7.5. Probeta bronce .......................................................................................................................... 29 7.6. Conversión unidades al sistema ingles probeta bronce ............................................................ 31 8. EJERCICIO DE TENCIÓN ................................................................................................................. 33 CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 35
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TABLA DE ILUSTRASCIONES
Ilustración 1 Preparación probeta .................................................................................................... 15 Ilustración 2 Identador cónico esferoidal de rockwell ...................................................................... 21
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TABLA DE IMÁGENES
Pág. Imágenes 1 preparación probeta
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Imágenes 2 Dureza Brinell
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Imágenes 3 Escleroscopio
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Imágenes 4 Manómetro
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Imágenes 5 Péndulo
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Imágenes 6 Probeta de acero
22 8
Imágenes 7 Probeta de cobre
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Imágenes 8 Prueba de tracción
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Imágenes 9 Imagen gráfica acero
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Imágenes 10 Imagen gráfica de vacío
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Imágenes 11 imagen gráfica Probeta de bronce
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2. INTRODUCCIÓN
La Dureza es la propiedad que tienen los materiales de resistir el rayado y el corte de su superficie. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho más difícil de rayar.
La dureza Rockwell o ensayo de 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 pulgadas, 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.
Para este ensayo se utilizara un Durómetro de Rockwell, el cual consta de:
•Un soporte plano de acero lo suficientemente duro y rígido para prevenir su deformación, el que
se encontrará fijado simétricamente debajo del penetrador.
•Un indicador dial de dureza, el cual está diseñado para medir la profundidad diferencial, la
lectura del dial corresponde a la cifra de dureza Rockwell del tipo de ensayo Rockwell realizado.
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3. OBJETIVOS
3.1. Objetivo general
Determinar instrumentos de medición de variables de acuerdo con las características del proceso.
Realizar pruebas y ensayos de materiales de acuerdo con las especificaciones técnicas.
3.2. Objetivos específicos
Determinar si los elementos utilizados para la elaboración de los productos en la empresa proyecto cumple con las especificaciones técnicas necesarias. 11
4. MARCO TEÓRICO 12
Ensayo de Materiales: Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades de un material.
Dureza: La dureza es la resistencia que ofrece un material a la deformación.
Durómetro: equipo especializado en la medición de la dureza de diferentes materiales utilizando varios procedimientos llamados ensayos.
Papel de lija: es una herramienta que consiste en un soporte de papel sobre el cual se adhiere algún material abrasivo, como polvo de vidrio o esmeril. Se usa para quitar pequeños fragmentos de material de las superficies para dejar sus caras lisas, como en el caso del detallado de maderas, a modo de preparación esmer.
Fuerza de Tensión: la fuerza es una acción que puede modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo; por lo tanto, puede acelerar o modificar la velocidad, la dirección o el sentido del movimiento de un cuerpo dado. La tensión, por su parte, es el estado de un cuerpo sometido a la acción de fuerzas opuestas que lo atraen.
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5. REALIZACIÓN DEL LABORATORIO
5.1. Preparación de la probeta
Se realiza el proceso de preparación, donde se lijan las betas que contiene la probeta en la parte superior, esta actividad se realiza con una serie de lijas de diferente tipos de granos como lo son; de 80, 100, 360, 400, 1200, humedeciéndolas con agua para no rayar la superficie. En esta actividad y en cada cambio de lija se jira la probeta a 90° en sentido contrario de las manecillas del reloj hasta llegar al pulido deseado.
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Ilustración 1 Preparación probeta
90º
90º
Imágenes 1 preparación probeta
5.2. Dureza brinell
En este ensayo se utilizó una bola de acero extra dura, con objetivo de insertarla en la probeta a estudiar, ejerciendo una fuerza (F) y durante un tiempo, donde se reflejara una huella (d) sobre el metal, 15
En esta actividad se realizaron tres ensayos donde se identificó la dureza y el diámetro de cada uno.
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Imágenes 2 Dureza Brinell
5.3. Prueba de dureza vicker
Es una prueba de dureza por penetración, en la cual se usa una maquina calibrada para aplicar una carga compresiva predeterminada, con un penetrador piramidal de diamante de base cuadrada, apoyado sobre la superficie del material bajo prueba. Para conocer la dureza después de retirar la carga se miden las diagonales de la huella resultante. Se coloca la probeta se programa el escleroscopio a una fuerza de 150 se ubica la probeta acercándola al Indentador cónico esferoidal se presiona el botón rojo para que aplique la fuerza programada (100) y se espera que de la indicación del escleroscopio para retirar la probeta. Se retira la probeta y se lleva al durómetro para medir se diámetro de la m edición.
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Imágenes 3 Escleroscopio
La dureza Vicker viene dada por: HV = 2F x SEN (0/2) d2
HV = 200 x 136 / 2 = 0,872
HV = 200 x 0, 92
=
HV = 245, 3 kp/m2
0,75
La dureza vickers es: HV = 245,3 kp/m2
5.4. Prueba de dureza rockwell b
El método consiste en hacer una indentacion en una probeta con un penetrador de diamante esferocónico o un penetrador esférico de acero, aplicando sucesivamente dos cargas y determinando la profundidad permanente de la huella que se produjo bajo las condiciones específicas de una carga menor, y una mayor. 20
Se coloca la probeta se programa el escleroscopio a una fuerza de 150 se ubica la probeta acercándola al Indentador cónico esferoidal de Rockwell se presiona el botón rojo para que aplique la fuerza programada (100) y se espera que de la indicación del escleroscopio para retirar la probeta. Se retira la probeta y se lleva al microscopio para medir se diámetro de la medición.
Ilustración 2 Identador cónico esferoidal de rockwell
Fuerza: 100 B: 72
Imágenes 4 Manómetro
5.4. Prueba de impacto. 21
En este ensayo se utilizó un péndulo con el propósito de determinar la energía necesaria para romper la probeta de acero.
Imágenes 5 Péndulo
Imágenes 6 Probeta de acero
Imágenes 7 Probeta de cobre
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6. PRUEBA DE TRACCION
Para este ensayo se utilizó la máquina de tracción, donde se le coloco la probeta en los dispositivos de sujeción, posteriormente se tomaron los datos reflejados en la maquina hasta que se rompiera la probeta, después de esta actividad se tomaron las mediciones de los valores de alargamiento.
Imágenes 8 Prueba de tracción
6.1. Datos y grafica prueba de tracción.
Ver anexo 1 datos de tracción.
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7. EJERCICIOS DE IMPACTO
7.1. Probeta de acero
Ø= 116° f = 7, 8 kg Fina= 56 lbf –ft. Eo= 458,64 J H1 =0,77m, H2 = 0,79M, H3 = 1,56M, H4 = 2, H5= 0,79M, H6 =? α=? α = ø – 90° α = 116°-90° α = 26 ° Sen α = H4/ r
H4 = 0, 35 m H6 = H4 + H5 H6 = 0,35m + 0,79m H6 = 1, 14 m 24
Ef = mgh Ef= ( 30kg) (9, 8m/s2) (1,14m) Ef = 335,165 EABS = E0 – EF – E cal EABS = 458,64J – 335, 16J- 11,76J EABS = 111,72J
Imágenes 9 Imagen gráfica acero
7.2. Conversión de unidades al sistema ingles probeta de acero
α= 26°
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H4 = Sen α. R H4 = 1, 13 pies H 6 = H 4 + H5 H6= 1, 13 pies + 2, 59 pies H6= 3, 72 pies Ef= mgh Ef = (66, 13 lb) (32, 17 lbm.pre/ bf. b2) (3, 72 pies) Ef = 7, 925, 38 cal EABS = E0 – EF-E cal EABS = 10,88827 cal -7925,38 cal-272,54 cal EABS = n2.690, 35 cal.
7.3. EN VACIO
M= 30 kg H3 = 1, 56 m r = 0, 79 m
H3 = H1 – H2 H1 = H3 – H2 H1 = 1, 56 m – 0,79m H1 = 0,77m Ø=? Sen Ø = H1/ r = 0,77m / 0,79m = 0, 97468 26
Sen Ø-1 = 0, 97468 Ø= 77˚ Ei = Ef E = mgh
Eo = mgh Eo = 30 kg x 9, 8 m/s2 x 1, 56 m Eo = 458,645 E o = Ef Ef = Eo + ECAL + EABS B = 158˚ α =? α = B - 90˚ α = 68˚ Sen α = H4 / r
H4 = Sen α x r H4 = (0, 927183) (0,79m) H4 = 0, 73
H6 = H5 + H4 H6 = 0,75m + 0,73m H6 = 1,52m
Ef = mgh Ef = (30 kg). (9, 8 m/s 2). (1, 52 m) 27
Ef = 446, 8 J
Eo = Ef +ECAL +EABS ECAL= Eo - Ef ECAL= 448,64J ECAL= 11,76J
7.4. Conversión de unidades sistema inglés, prueba de vacío
E= ibm. gc . h m= 30 kg 1lb / 0,4536 kg = 66,13 lb} g = 32, 17 ibm. Pie/ ibf. S2 h= 1, 56 m 1 pie/0, 3048 m = 5, 11 pies
Eo = m.g.h Eo = (66, 13 ibm). (32.17 ibm. pie / ibf . s 2. (5, 11 pies) Eo = 10, 888.27 CAL
α= 68 ˚
Sen α= H 4 / r H4 = Sen α. r H4 = 2, 40 pies r= 0,79 m l pie / 0,3048 = 2,59 pies
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H6 = H 5 + H4 H6 = 2,5913 pies + 2, 40 pies H6 = 4,99 pies Ef = mgh Ef = (66, 13 lb). (32, 17 lbm. pie/ ibf. s2 ). (4,99 pies) Ef = 19.615,73cal Eo = Ef – ECal + E ABS ECAL = Eo –Ef ECAL = 10,888.27 CAL – 10.615,73 cal ECal = 272,54 cal
7.5. Probeta bronce
ᶿ =
F= 0,8 kg – f Sina = 0,6lb – ft E = 458,64 J H1 = 0,77m, H2= 0,79m, H= 1,56m, H4=? , H6 = 0,79m, H6 =? α=? α= ᶿ - 90˚ α= 61˚
sen α = H4 / r H4= sen α . r H4= 0, 8746. 0, 79 m 29
H4= 0, 69 m
H6= H4+H5 H6= 0,69m + 0,79m H6= 1, 48 m
EF = mgH4 EF = (30 kg). (9.8m/ S2). (1,48m) EF =435,12 J + (ECAL+EABS) Eo = EF + ECAL+EABS EABS= Eo - EF - ECAL EABS= 458, 64 J – 435, 12 J – 11, 76 J EABS= 11,76 J
Imágenes 10 Imagen gráfica de vacío
30
7.6. Conversión unidades al sistema ingles probeta bronce
α = 61˚
H4 = Senα . r H4 = (0, 8746). (2, 59 pies) H4 =2,26 pies H6= H4+H5 H6= 2,26 pies + 2,59 pies H6 = 4,85 pies
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Ef = mgh Ef = (66, 13 lbm). (32, 17. ibm. Pies/ ibf S2). (4,85 pies) Ef =10.317,9 cal EABS= EO – EF - Ecal EABS= 10.888,27cal – 10,317.9cal – 272,54cal EABS= 297,83 cal
Imágenes 11 imagen gráfica Probeta de bronce
1
2
r h4
h1
α
h6
h5
ᶿ
h2
32
h3
8. EJERCICIO DE TENCIÓN
Dimensiones de probeta
Longitud inicial 160 mm Longitud final 179 mm Diámetro inicial 9.4 mm Diámetro final 7.63 33
Área inicial Radio inicial =
Área inicial = * Área inicial = * , Área inicial = 22,09 Área inicial = 69,39 Resistencia a la compresión (esfuerzo) E= Fuerza / Área inicial [KP/ ] E= 0.14 kp/69,39 E= 9.71 KP/ Deformación Unitaria DU= (Long. Inicial — Long. Final) / Long. Final DU= (160mm — 179mm) / 179mm DU= -0,1061 Módulo de Elasticidad o de Young KP/ E= Esfuerzo unitario / Deformación unitaria E= 9.71 KP/ /0,1061 E= -91,51 KP/ Módulo de Resiliencia Ur= Esfuerzo unitario * deformación unitaria /2 Ur= -91, 51 KP/ *-0, 1061 Ur= 862, 48 KP/ Porcentaje Elongación % de Elongación = ((Long. Inicial — Long. Final)/Long. Inicial) * 100 % Elongación= (160 mm -179 mm)/179 mm * 100 % Elongación= -10,61% 34
