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• Gussy Bedollita

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I. II.

Ensayo de dureza Brinell Objetivo general

-Determinar la dureza Brinell al material AISI 1045 II.1 Objetivos específicos II.1.1 Determinar la dureza Brinell normal y especial del material AISI 1045. II.1.2 Comprobar que la prueba y los cálculos fueron realizados correctamente mediante la tolerancia de error menor al 3% en base a la norma. II.1.3 Obtener desviaciones entre los parámetros técnicos obtenidos y lo parámetros técnicos previos.

III.  



Justificación o pertinencia Mediante la prueba de dureza es posible conocer el tipo de material al cual se le está realizando el ensayo mediante datos de norma. Al ya conocer el material que fue sometido a pruebas de dureza resulta ser una prueba recreativa, nos ayuda como retroalimentación y para corroborar que el material adquirido sea el correcto en base a los cálculos correctos así como también la correcta realización del ensayo. Conocer el proceso completo para para un ensayo de dureza Brinell.

III.1 Materiales utilizados III.1.1 Probeta de Acero AISI 1045 con dimensiones de: 51 mm de diámetro por 11mm de espesor. III.1.2 Durómetro. III.1.3 Penetrador de 5 y 10mm. III.1.4 Calibrador Vernier (sistema inglés e internacional). III.1.5 Cronometro. III.1.6 Libreta de anotaciones. III.1.7 Calculadora. III.1.8 Normas AISI del material. III.1.9 Tablas para los diámetros de huella.

IV.

Logística o planeación. 1.1 En la primera semana de clases se formaron equipos para realizar las diferentes pruebas destructivas y se dieron los números de prácticas, la primera prueba fue dureza Brinell. 1.2 El día viernes 3 de Febrero se compró la probeta en la casa de materiales aceros fortuna ubicada en Tlalnepantla Edo. De México. 1.3 Posteriormente el día lunes 6 el tornero procedió a dar las medidas solicitadas al material, las cuales fueron 51mm de diámetro por 11mm de espesor. La probeta debía estar pulida y libre de impurezas. 1.4 El día miércoles 8 hubo una confusión con el profesor Octavio Arzabe por lo cual no se llevó a cabo el ensayo de dureza Brinell para los equipos a los cuales se les había solicitado asistir ese día, por lo cual se reprogramo el ensayo para el siguiente miércoles. 1.5 Para el miércoles 15 de Febrero se reunieron los equipos previamente solicitados la semana anterior para en esta ocasión realizar con éxito el ensayo de dureza Brinell normal y especial con ayuda del profesor Octavio Arzave en el durómetro y el profesor Guillermo Alejandro asesorándonos. Al terminar de utilizar el durómetro se procedió a utilizar el calibrador vernier en ausencia de un microscopio de taller para después realizar los cálculos necesarios. 1.6 La práctica de dureza Brinell fue entregada al profesor Cruz Vázquez Guillermo Alejandro. IV.1 Procedimiento

1. 2.

3.

Seleccionar el material “que en la industria es, muestreo de material” Verificar que no tenga defectos superficiales. Como golpes, (ralladuras en la probeta), Oxidaciones, Corrosiones, Grasas o aceites. Seleccionar la carga penetradora y tiempo. 3.1 De acuerdo a esta estructura se realice la practica en la maquina con una carga de 3000kg y un penetrador esférico de 10mm de diámetro en el centro de la probeta por un lapso de 15 segundos.

3.2 De acuerdo a esta estructura se realiza la segunda práctica (Brinell especial) con una carga de 750 kg y un penetrador esférico de 5mm por un lapso de 15 segundos. 3.3 Se realizó estrictamente el seguimiento de la práctica para la obtención de datos que fueron tabulados.

4. 5. 6. 7. 8. 9.

10. 11.

12. 13. 14. 15. 16. 17.

Montaje del penetrador en el husillo para herramientas. Montaje de la escala o rango de cargas en la caratula de la máquina. Colocar el péndulo en el orificio correspondiente a la escala seleccionada. (Con el contrapeso o sin el contrapeso). Seleccionar la mesa adecuada según la forma de la pieza. Montar la probeta en la mesa de trabajo o yunque. Formar la cámara hidráulica o colchón de aceite con un peso de 50kg de inicio. a) Verificar que la válvula de descarga este abierta y la de carga cerrada. b) Poner a trabajar el motor y cerrar la válvula de descarga. c) Abrir la válvula de carga hasta que el embolo se eleve un centímetro aproximadamente y se presente un ligero contacto. Una vez transcurrido el centímetro cerrar la válvula de carga. d) Verificar que la manecilla primaria este en cero. Si no estuviera en cero se tiene que ajustar el tornillo y tuerca de nivelación. Comenzar el ensayo haciendo contacto el penetrador con la pieza y aplicar una carga inicial de 10 a 15kg. Abrir la válvula de carga gradualmente hasta llegar a la carga final y mantener la carga durante 10 a 15 segundos si el material es duro. Si el material es suave mantener de 30 segundos a tres minutos. Abrir la válvula de descarga. Extraer la pieza o probeta y medir el diámetro de la huella con el microscopio del taller. Calcular a dureza (formula). Determinar la dureza. Verificar porcentaje de error. Determinar el tipo de material en las tablas.

V.

Datos técnicos previos o parámetros técnicos previos Composición química (Tabla 5.1)

1. Carbono 0.420 - 0.50 %

2. Hierro 98.51 - 98.98 %

Químicamente

3. Manganeso 0.60 - 0.90 %

4. Fosforo 0.040 %

5. Azufre 0.050 %

Propiedades mecánicas (Tabla 5.2) Reducción de área

40,0 %

Resistencia a la tracción

81900 PSI

Módulo Elástico

29000 KSI

Módulo de Volumen

20300 KSI

Módulo de corte

11600 KSI

Alargamiento al colapsar (en 50 mm)

16,0%

Propiedades físicas (Tabla 5.3) Densidad

1. 7.87 g(cm^3)

Equivalencias de Durezas (A partir de la dureza Brinell) (Tabla 5.4)

VI.

Dureza Brinell

163

Dureza Rockwell B

84

Dureza Vickers

170

Dureza Knoop

184

Parámetros técnicos obtenidos

Acero AISI 1045 Datos de dureza Brinell (Tabla 6.1) HBNESP Ø5mm

HBNNORM Ø10mm

P=KD2

750Kg

3000Kg

HBNTABULADA

207

197

HBNCALCULADA

206.52

196.54

HBNNORMALIZADA

163

163

P=KD2 P=Carga k= 30 para Materiales ferrosos 15 para Materiales no ferrosos 5 para Materiales súper blandos D=diámetro del penetrador

> 10mm para HBNNORM >

5mm para HBNESP

Formula dureza Brinell

HBN=Numero de Dureza Brinell (Hardness Brinell Number) P=carga D=diámetro del penetrador (en mm) d=lectura del diámetro de la huella de identación

VI.1 Cálculos, Resultados y gráficas

Cálculos HBNNORM Carga D=10mm k= 30 P= (30)(10mm) 2= 3000Kg Dureza HBNCAL=

2(3000𝐾𝑔) 10𝛑[𝟏𝟎−√102 −4.32

HBNCAL= 196.54 % de error: 0.23%

Cálculos HBNESP Carga D= 5mm k=30 P= (30) (5mm) 2= 750Kg Dureza HBNCAL=

2(750𝐾𝑔) 5𝛑[𝟓−√52 −2.12

HBNCAL= 206.52 % de error: 0.23%

Calculo de Porcentaje de desviación de los valores tabulados, calculados y normalizados de la prueba de dureza y tensión a un acero AISI 1045 Cálculos HBNNORM %ε: HBNTAB-NORM=

197−163 197

𝑥100

%ε: HBNTAB-NORM=17.25% 196.54−163

%ε: HBNNORM-CAL=

196.54

x100

%ε: HBNNORM-CAL=17.06% 197−196.54

%ε: HBNCAL-TAB=

197.54

x100

%ε: HBNCAL-TAB=0.23% Cálculos HBNEsp %ε: HBNTAB-NORM=

207−163 207

𝑥100

%ε: HBNTAB-NORM=21.25% 206.52−163

%ε: HBNNORM-CAL=

206.52

x100

%ε: HBNNORM-CAL=21.07% 207−206.52

%ε: HBNCAL-TAB=

207

x100

%ε: HBNCAL-TAB=0.23%

Desviaciones (Tabla 6.2) %ε: HBNTAB-NORM %ε: HBNNORM-CAL %ε: HBNCAL-TAB

VII.

%HBNESP Ø5mm 21.25% 21.07% 0.23%

%HBNNORM Ø10mm 17.25% 17.06% 0.23%

Conclusiones técnicas

Mediante el objetivo pudimos enfocarnos y aterrizar los puntos fuertes en los que se debió trabajar a lo largo de toda la práctica. Por otro lado como justificación de la realización podemos decir que sirvió como retroalimentación para todos los alumnos que la llevaron a cabo sin excepción. Al darle seguimiento a cada uno de los pasos ya establecidos para realizar el ensayo de dureza podemos concluir que la práctica fue un éxito cumpliendo así todos los objetivos ya planteados con anterioridad. En base a los cálculos obtenidos podemos concluir que nuestro material es el correcto en base al porcentaje de error el cual fue menor al 3%, a pesar de tener desviaciones considerables, tomando en cuenta la dureza Brinell calculada, dureza Brinell de norma y dureza Brinell tabulada (datos obtenidos de tablas que se encuentran en el laboratorio de ciencia de materiales) podemos decir que nuestros cálculos obtenidos se encuentran bajo norma y con un porcentaje menor al 30 %. Para finalizar la práctica concluimos que esta prueba destructiva sirvió para corroborar la autenticidad de nuestro material AISI 1045.

DUREZA BRINELL