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• Janko Cristian

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ENSAYOS DINÁMICOS DE DUREZA- LABORATORIO DE CIENCIAS DE LOS MATERIALES Objetivos:  Utilizar correctamente los instrumentos de medición de dureza.

Marco teórico: En los ensayos dinámicos la carga se aplica en forma de impacto a diferencia de los métodos estáticos en los que se aplica en forma relativamente lenta y progresiva. Como sucede en la mayoría de los métodos dinámicos de ensayo, la determinación de la dureza por métodos de este tipo depende la energía absorbida por la probeta y por lo tanto los resultados deben ser tomados cuidadosamente. Como se verá, en general, los resultados que arrojan los métodos dinámicos son dependientes de la elasticidad del material y por lo tanto los resultados son comprables en materiales con las mismas propiedades elásticas. En el grupo de los ensayos dinámicos se puede incluir sin discusión alguna los ensayos de dureza por rebote. En los métodos por rebote el identador forma parte de un percutor que es lanzado sobre la superficie a ensayar con energía conocida; el valor de dureza se obtiene a partir de la energía de rebote del percutor luego de impactar en la muestra  Método de Shore El método Shore consiste en determinar el rebote que sufre un percutor al chocar contra la superficie que se ensaya, cuando se lo deja caer desde una altura determinada. El percutor utilizado es de acero duro de forma cilíndrica y punta redondeada de muy buena terminación, la que también puede ser de diamante. El percutor cuyo peso es de 3 a 7 gr se deja caer desde una altura de 250 mm y la lectura del rebote se hace directamente en una escala de 140 divisiones en la que un rebote que alcanza 100 divisiones corresponde a un acero templado para herramientas. En la figura se muestra en forma esquemática el principio de este método. Cuando el percutor cae sobre una superficie una parte de la energía potencial inicial es absorbida por la deformación plástica que sufre la superficie en la penetración. De esta manera si el percutor se deja caer en un material blando y en uno comparativamente más duro, el rebote del percutor alcanzará menor altura luego de impactar en la superficie del material más blando ya que habrá una mayor penetración y por lo tanto una mayor absorción de energía.

 Dureza Leeb: Un cuerpo de impacto con una punta de prueba de metal duro es propulsado contra la superficie de la pieza de prueba por medio de una fuerza de resorte. La deformación de la superficie se produce cuando el cuerpo de impacto golpea la superficie de prueba, lo que se traduce en una pérdida de energía cinética. Esta pérdida de energía se calcula mediante mediciones de velocidad cuando el cuerpo de impacto está a una distancia precisa de la superficie, tanto en la fase de impacto como en la fase de rebote de la prueba. El imán permanente en el cuerpo de impacto genera un voltaje de inducción en la única bobina del dispositivo de impacto. El voltaje de la señal es proporcional a la velocidad del cuerpo de impacto, y el procesamiento electrónico de la señal proporciona la lectura de la dureza para su visualización y almacenamiento.

La dureza Leeb HL se define a partir del cociente de la velocidad de impacto VI y la velocidad de rebote VR de la siguiente manera:

Los resultados que arrojan tanto el método de Shore como el Leeb dependen de la resiliencia de la probeta, la del martillo y la deformación permanente sobre el material ensayado. La influencia de las propiedades elásticas del material puede resultar en que si se ensayan dos materiales cuya “dureza real” es la misma, se obtengan valores diferentes, debido a las diferencias en la resiliencia de ambos materiales. Por este motivo para que los resultados sean comparables es necesario agrupar los materiales según sus propiedades elásticas y no existe una relación directa que permita convertir los valores determinados por estos métodos a las escalas de dureza convencional (HB, HRC, HV, etc.). No obstante, empíricamente a partir de numerosos ensayos se ha establecido la relación de conversión a las escalas convencionales para cada grupo de materiales

Resiliencia: En ingeniería, magnitud que cuantifica la cantidad de energía por unidad de volumen que almacena un material al deformarse elásticamente debido a una tensión aplicada

Tabla de grupo de materiales

Procedimiento: 1) Configuramos el equipo para la muestra que vamos a utilizar. Muestra 1: Muelle Dirección: Vertical hacia abajo Material: Acero fundido Escala: Rockwell C n: 5 (lecturas) 2) Procedemos a realizar las mediciones. n1 = 38.9 n2 = 34.8 n3 = 30.5 n4 = 34.7 n5 = 29.3

x promedio = 33.6 s = 3.84 rango = 9.6

3) De igual forma hacemos con las demás muestras: Muestra 2: Aluminio Dirección: Vertical hacia abajo Material: Acero inoxidable Escala: Rockwell B n: 5 (lecturas) n1 = 81 n2 = 81.9 n3 = 75 n4 = 84.9 n5 = 83.2

x promedio = 81.2 s = 3.76 rango = 9.9

Para esta medición se utilizó un acoplante que una la lámina de aluminio con una superficie mas dura ya que el equipo no puede medir su dureza directamente porque la deforma

Muestra 3: Bronce (no estoy seguro) Dirección: Vertical hacia abajo Material: Bronce Escala: Brinell n: 5 (lecturas) n1 = 99 n2 = 99 n3 = 100 n4 = 97 n5 = 99

x promedio = 99 s = 1.1 rango = 3

Conclusiones:  No todos los materiales se miden directamente con el instrumento, algunos requieren de un acoplante que permita medir su dureza