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• Andres Siu Alvarado

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA – ENERGÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

INFORME DE LABORATORIO: ENSAYO DE DUREZA BRINELL DOCENTE: ING. CALDAS BASAURI ALFONSO INTEGRANTES:  Siu Alvarado, Andrés  Romero Elmer  Llamoca Ronald

PERU-CALLAO 2017

1. INTRODUCCION La dureza es una propiedad mecánica comparativa y el ensayo es del tipo cuantitativo que permite determinar que material es más duro o blando que otro utilizando un patrón con una dureza determinada. Para determinar la dureza existen distintos tipos de ensayo tales como: Ensayo de dureza Brinell, Ensayo de dureza Rockwell, Ensayo de dureza Vickers, Ensayo de dureza Knoop, Ensayo de dureza Shore. El presente informe fue realizado para determinar la dureza de penetración, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. 2. OBJETIVOS  Determinar experimentalmente la dureza Brinell de la probeta ensayar.  Determinar de manera aproximada el cálculo de la resistencia a la tracción partiendo del número Brinell. 3. MARCO TEÓRICO Para determinar la dureza brinell consiste en apretar gradualmente sobre los materiales metálicos de una bolilla dura, de diámetro D con la fuerza F y en medir después de suprimirse esta bolilla el diámetro d de la huella de impresión. El índice de dureza Brinell, que expresa la dureza es la relación de carga P, en Kgf, a la superficie de impresión en mm2. 𝐻𝐵 = Carga/superficie de casquete esférico = P/S 𝐻𝐵 =

2P 𝜋𝐷(𝐷−√𝐷 2 −𝑑2 )

=

P 𝜋𝐷h

, en Kgf/mm2

Fig.02: Ensayo de dureza brinell

Fig.01: símbolos que describen la dureza brinell

Donde: HB: Dureza Brinell en Kgf/mm2 P: carga aplicada de la bolilla en Kgf. D: diámetro de la bolilla mm d: diámetro de la impresión en mm H: profundidad de la presión en mm Bolillas el diámetro de la bolilla debe ser de 10.5, 2.5mm, 1mm y se admitirá una tolerancia de ±0.5% , la bolilla debe ser de acero endurecido con dureza Vickers por lo menos a 850 HV , la superficie defectos superficiales .

debe ser pulida u libre de

Diámetro de la bolita D(mm)

Carga P (Kgf) 30D2

10 D2

5 D2

2.5 D2

1.25 D2

0.5 D2

10

3000

1000

500

250

250

125

5

750

250

125

62.5

31.2

12.5

2.5

187.5

62.5

31.2

15.6

7.8

3.1

Espesor de la probeta

Diámetro de la bolita (D)

Superior a 6mm

10

De 6 a 3mm

5

Menor a 3mm

2.5 , 1.25 , 1

Material

Tiempo (Seg)

Hierro y aceros

10 a 30

Cobre, bronce y latones

30

Aleaciones ligeras

60 a 120

Estaño y plomo

120

Después del ensayo no debe quedar ninguna marca en la cara de la probeta. No se utiliza para materiales cuya dureza sean mayores que 500 por que se deforman las bolillas, tampoco para probetas de espesores menores a 2.5mm. La superficie de la probeta sebe ser plana, pulida y exenta de óxido. La preparación de la superficie del material debe realizarse sin alterar las condiciones primitivas del material. Resistencia a la tracción de un acero puede obtenerse de una manera aproximada, multiplicando el número brinell por un factor (K) que varía según el material, esta fórmula es válida solo para dureza hasta 400 Brinell.

Material

K

Acero al carbono (A36)

σ= K(HB) (Kgf/mm2) 0.36

Acero aleado

0.34

Cobre y latón

0.4

Bronce

0.23

4. EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES. 

Durómetro brinell



Un vernier, sensibilidad de 0.05mm y 1/1128pulg.



Una regla metálica de 80cm



Probetas de acero A36



Probetas de aleación de aluminio (Duraluminio)



Probetas de aleación de cobre



Probetas de aleación de bronce (bronce dulce)

5. PROCEDIMIENTO. 

Se verifica que la superficie este pulida , plana y exenta de partículas extrañas.



Se toma las medidas geométrica de la probeta, para esto se usa el vernier, se anota en la tabla os dato geométricos de la probeta.



Se coloca la probeta sobre la base del durómetro evitando que este pueda sufrir desplazamiento durante el ensayo.



Fijar la porta penetradora al tope de la muestra.



Realizar la experiencia.



Tomar las medidas del diámetro de la huella horizontal y verticalmente, mediante el uso del microscopio del durómetro.



En el caso de que los materiales de cobre, bronce y aluminio, realizarlo conjuntamente con la maquina universal con la carga correspondiente dependiendo del tipo de material y llevarlo al durómetro para determinar su diámetro de huella.

6. CALCULOS DESPUES DEL ENSAYO. DATOS: Diámetro de la bolilla: D=10mm Diámetro de la probeta: ∅ =27mm Diámetro de la impresión: d =6.0mm Altura de la probeta: h=30mm Carga: P = 3000 Kgf Tiempo de aplicación de la carga: T= 20s Calculamos la dureza brinell HB =

2P πD(D − √D2 − d2 )

 Ahora : 𝐻𝐵 =

=

2(3000) π ∗ 10(10 − √102 − 6.02 )

2P

= 95.49

𝑃

πD(D−√D2 −d2 )

= 𝜋𝐷ℎ donde calcularemos h teórico y lo

compararemos con el h’ experimental, siendo este último según el medidor de 1.2mm aprox, entonces: 𝑃

𝐻𝐵 = 𝜋𝐷ℎ = 95.49 =

3000 𝜋10(ℎ)

De donde resulta h = 1mm

De este resultado pasamos a calcular el error en la medición: %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

|1−1.23| 1

𝑥100% = 23.2%

Para calcular el esfuerzo de tracción o tensión en función de la dureza Brinell se utiliza la LEY DE DOHMER la cual establece: σ= K (HB) = 30*85.49 = 25647Kgf/mm2 7. CONCLUSIONES





La dureza Brinell se puede determinar de manera sencilla, al medir la huella dejada por la esfera endurecida de acero en la probeta y el diámetro de esta. La dureza nos ofrece un idea general de las distintas propiedades mecánicas que posee el material ensayado, como es el esfuerzo máximo, gracias a la a ley de Dohmer y el porcentaje de carbono.

8. BIBLIOGRAFIA 

Guía de laboratorio de Mecánica de materiales.