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ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA PUCV

Ensayo de Tracción

Alumno: Ignacio Soto Morales Curso: ICM 343-2 Grupo: F Profesor: Alfredo Gallardo M. Fecha: 2/4/2018

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ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA PUCV

Índice 1-. Objetivo de la actividad……………………………………………………………………………………….2 2.- Equipos, Indentadores………………………………………………………………………………………..3 2.1 Maquina para el ensayo 2.2 Métodos Operacionales 2.3 Indentadores

3.- Practica de ensayos………………………………………………………………………………………………………….4 3.1 Instrumento de medicion 3.2Probetas: 4 3.3Tabla de valores

4.- Análisis de los valores obtenidos de cada ensayo, propiedades mecánicas y uso del material de cada probeta. …………………………………………………………………………………………………..5 4.1 4.2 4.3 4.4

Ensayo Ensayo Ensayo Ensayo

Nro Nro Nro Nro

1 2 3 4

5.- Conclusiones……………………………………………………………………………………………………………………6

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Ensayo de Dureza Rockwell (ASTM E18) 1.-Objetivo de la actividad El principal objetivo del ensayo de dureza es testear distintos materiales para así poder especificar las propiedades mecánicas de estos, y determinar cuál es la aplicación más adecuada para dichos materiales. Dichas propiedades son de suma importancia en el diseño de ingeniería, el análisis de estructuras y el desarrollo y mejoramiento de nuevos materiales para ingeniería. Teniendo en cuenta este objetivo general se pueden establecer los siguientes objetivo específicos al momento de realizar el ensayo:  Determinar la dureza de las distintas probetas a través del ensayo de dureza.  Reconocer e identificar las escalas de dureza para cada probeta y a partir de esta información configurar la máquina con los parámetros de carga e indentadores adecuados.  Comparar los resultados obtenidos de cada material y determinar, a partir de los resultados, la utilidad y las posibles aplicaciones de cada uno.  Reconocer las partes del equipo de ensayo, y con ello, aprender a utilizarlas con el fin de cumplir el objetivo general. 2.- Equipos, Indentadores 2.1 Maquina para el ensayo Existen varios tipos de máquinas para realizar el ensayo Rockwell. La Escuela, cuenta para ello una Maquina de Ensayo de Dureza marca Wilson, procedencia USA. Máquina marca Wilson, de procedencia U.S.A. Cuenta en su parte posterior, la máquina tiene un sistema de tres pesas intercambiables de masa distintas que amplifican la carga total a 60 Kp, 100Kp y 150 Kp, las cuales por acción de palanca reproducen la carga sobre la probeta que está en la parte delantera. En su interior tiene un sistema amortiguador que controla, la velocidad de la aplicación de la carga.

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2.2 Métodos Operacionales

1.

De acuerdo al material a ensayar, se elige la escala a emplear, lo que define el penetrador y carga a. usar, los cuales son implementados en la máquina.

2.

Asegurarse de que la palanca (4) este en posición de avance (la más próxima usted)

3.

Coloque la probeta sobre el yunque, en posición para prueba

4.

Gire lentamente los radios de rueda (1) en el sentido de las manecillas del reloj. el cual se eleva hasta que la superficie de la probeta haga contacto con el penetrador.

5.

Siga elevando la probeta hasta que la aguja pequeña (5) este en línea con el pequeño punto negro y la aguja (6) este dentro del sector coloreado (7). Por lo cual la carga menor se habrá aplicado a la muestra.

6.

Se hace girar el collar moleteado (2) hasta que la línea SET de la escala del cuadrante este en línea y debajo de la aguja grande (6)

7.

Se aplica la carga principal soltando la palanca de disparo (3) y la manivela (4) se alejara automáticamente de usted.

8.

Luego que la manivela (4) este en reposo se espera por un tiempo de 15 segundos para la recuperación del material, procediendo entonces a devolverla manualmente a su posición original

9.

Se lee la cifra Rockwell en la escala correspondiente.

10.

Se descarga, la probeta bajando el yunque.

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ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA PUCV 2.3

Indentadores  Indentador de diamante, cono 120º (Rockwell A, D y C)  Indentador de bola de acero de 1/16” (Rockwell B, F, G)  Indentador de bola de acero de 1/8” (Rockwell H,E,K)  Indentador de bola de acero Tabla1.- TIPOS DE ENSAYOS ROCKWELL Y SUS ESCALAS Escala Rockwell

Tipo de ensayo

A

Normal

Tipo de penetrador

Cónico de Diamante De 120º

Carga previa kp

Carga Mayor Kp

10

60

Materiales duros extremos, carburos de tugsteno,etc.

20 -88

10

100

Aceros cementados

40 – 77

10

150

10

100

10

60

10

150

D

Normal

C

Normal

B

Normal

F

Normal

G

Normal

H

Normal

Bola 1/8”

10

60

E

Normal

Bola de acero de 1/8”

10

100

K

Normal

Bola 1/8”

10

150

Bola de acero de 1,588mm Bola de acero de 1,588mm Bola de acero de 1,588mm

Rango de validez del ensayo

Materiales (aplicación)

Aceros endurecidos, aleaciones endurecidos y revenidas Materiales de dureza media, aceros al carbono, latón, bronce, etc. Bronce, Cobre recocido, aleaciones ligeras Cobre al berilio, bronce fosfórico, aleaciones de cobre-níquel-zinc Aluminio, Zn, Pb

20 – 70 20 -100 60 – 100 30 – 94 80 - 100

Fundiciones de hierro, aleaciones de aluminio y magnesio, aleaciones de cojinetes Hierro fundido, aleaciones de aluminio.

58 – 100 40

– 100

3. - Practica de Ensayos 3.1 Instrumento de medicion : Máquina de ensayo de dureza Wilson 3.2 Probetas: 4 Probetas Material

Acero endurecido Acero al carbono Bronce Aluminio

Diámetro Mm

Espesor mm

38 32 32 25,3

18 18 17 18,3

Instructivo: procedimiento para obtener las mediciones en la probeta

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ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA PUCV 3.3 Tabla de valores

Considerando:

𝐻𝑣 =

𝜎𝑓 3

4.- Análisis de los valores obtenidos de cada ensayo, propiedades mecánicas y uso del material de cada probeta 4.1 Ensayo Nro.1: Para el acero endurecido se puede observar una dureza promedio 50 rockwell en la escala C. Se utilizó una carga de 150 kp, con un penetrador de diamante. Tomando en cuenta estos valores y, el esfuerzo de fluencia se puede concluir que posee una dureza relativamente baja (debido a la baja cantidad de carbono) y una buena ductilidad. Estas características hacen que este material sea fácil de mecanizar y de soldar, lo cual coincide con un uso de baja exigencia, es decir, se puede usar en piezas y mecanismos que no estén sujetos a grandes esfuerzos mecánicos como soportes, pasadores, pernos, ejes y elementos de maquinaria en general. 4.2 Ensayo Nro. 2: Para el acero al carbono, se utilizó como penetrador una bola de acero de 1/16” con una carga de 100kp en la escala B. Esto nos dio como resultado una dureza promedio de 85,8 HRB, lo cual se traduce en un valor elevado de dureza debido a la alta presencia de carbono en la aleación. Esto, sumado al valor del esfuerzo de fluencia (392 MPa aproximadamente), que nos indica una excelente tenacidad, hacen de este material ideal para soportar esfuerzos de carácter medianos, con una capacidad de maquinado lo suficientemente aceptable para su uso en la industria. Sin embargo, debido al incremento en la composición de carbono, su capacidad de soldabilidad se ve disminuida en comparación al acero endurecido, así como también el proceso de maquinado se vuelve un poco más exigente. En definitiva este material es ideal para cuando se requiera una dureza elevada, pero también una alta tenacidad. Es por esto que se usan en fabricación de piezas estructurales o de maquinaria de mediana resistencia.

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4.3 Ensayo Nro. 3: En este ensayo se analizó una probeta de Bronce (aleación de base de cobre con estaño y plomo), que corresponde a la escala F, la cual indica que el penetrador debe ser una bola de acero de 1/16” con una carga de 60 kp. En comparación a los dos materiales vistos anteriormente, los resultados obtenidos para este material muestran una baja dureza, sin embargo los elementos aleados otorgan a este material cualidades bastante relevantes, como resistencia a la corrosión, y buenas propiedades anti-fricción, lo cual es sumamente útil en circunstancias de lubricación deficiente. Además es bastante dúctil por lo que es resistente a altas presiones, vibraciones y golpes. Estas cualidades hacen de este material una opción estándar para trabajos semi-pesados, como el de engranajes, piñones, rodetes, bujes, coronas y maquinaria en general. 4.4 Ensayo Nro.4: Para el aluminio se trabajó con la escala H, la cual nos indica el uso de una bola de acero de 1/8” con una carga de 60kp. La dureza promedio obtenida fue de 94,5 un valor bastante alto y del cual podemos discernir que posee un alto valor de dureza, lo cual sumado a su esfuerzo de fluencia hacen que sea un material parecido a un acero endurecido. Sin embargo este material se caracteriza por su excelente acabado superficial, fácil maquinado, buena soldadura y alta resistencia a la corrosión . Todas estas características hacen que este material sea apropiado para elaboración de piezas maquinadas con una calidad superior a la estándar y para trabajos de un acabado superficial superior.

5.- Conclusiones: - El ensayo rockwell, es muy poco invasivo con la pieza o probeta, lo que implica que esta puede ser reutilizada varias veces. Esta característica lo hace uno de los más utilizados. -Resulta bastante sencillo realizarlo, ya que la máquina otorga el valor de dureza de manera instantánea, esto permite realizar una gran cantidad de ensayos en poco tiempo y verificar la autenticidad de los resultados obtenidos. -Se logró identificar las distintas piezas de la máquina, y su método operacional, permitiendo esta una gran variedad de materiales. Es vital analizar cada material antes de que sean utilizados en diversos procesos de manufactura. Antes de eso deben ser testeados a través de ensayos como el de dureza, para obtener sus propiedades mecánicas fundamentales y así poder determinar bajo qué condiciones la pieza tendrá un funcionamiento correcto.

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