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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA MECÁNICA Y ENERGÍA

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES ENSAYO DE DUREZA BRINELL TU AMIGO (CHATO) ALCEDO TAPIA Joel COTRINA ESTRADA Ronald LÓPEZ TORRES Arturo

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RESUMEN

El ensayo de dureza Brinell consiste en comprimir una bola de acero extra duro de diámetro D, que se apoya sobre la probeta a estudiar; ejerciendo sobre la misma una fuerza P durante un tiempo t dado y luego aparece una huella de diámetro d sobre el metal. Determinaremos experimentalmente la dureza Brinell y también de manera aproximada el cálculo de la resistencia a la tracción partiendo del número brinell comparando estos resultados con los resultados estándares en tablas para cotejar el error que genera este método de cálculo aproximado.

Objetivos: 1. Analizar el comportamiento del acero respecto a su característica de dureza. 2. Determinar la dureza de ciertos materiales por medio del ensayo de Brinell. 3. Estudiar el campo de aplicación del ensayo de la dureza de Brinell.

INTRODUCCIÓN

MARCO TEÓRICO

1. Dureza

La dureza es una propiedad mecánica de los materiales consistente en la dificultad que existe para rayar (mineralogía) o crear marcas en la superficie mediante micro penetración de una punta ( penetrabilidad). En este ensayo nos concentraremos en la medición de la dureza por el método de penetración, por la cual el material ofrece una resistencia a la penetración de un cuerpo más duro. La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esférica, cónica o piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en el cuerpo a ensayar. El penetrador es una esfera de acero templado de gran dureza, de diámetro D que oscila entre 1 y 10 mm, y a la que se aplica una carga preestablecida durante un intervalo de tiempo que en este caso será de 10 segundos.

Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformación elástica, plástica y destrucción, en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo, más duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador ó penetrador), de determinada forma y dimensiones. Un análisis de la anterior definición nos lleva a las siguientes conclusiones:  La dureza, por definición, es una propiedad de la capa superficial del material, no del material en sí.  Los métodos de dureza por indentación presuponen la presencia de esfuerzos de contacto, por lo tanto la dureza puede ser cuantificada como tal.  El indentador o penetrador no debe sufrir deformaciones residuales. El estándar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada,

se fuerza una bola endurecida, bajo condiciones específicas, contra la superficie del material a ensayar y se mide el diámetro de la impresión resultante luego de remover la carga.

También puede expresarse de la siguiente manera:

Donde: D = es el diámetro de la bola en mm. P = es la carga aplicada en kgf. d= es el diámetro medio de la indentación en mm. EQUIPOS Y MATERIALES (1) Equipo: Durómetro Ilustración 1 Esquema del ensayo Brinell

El número de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), es la relación de la carga P que efectúa el indentador esférico de diámetro D, al área de la superficie de la huella:

Ilustración 2 Durómetro

La dureza Brinell viene definida por: HB = P/S Siendo S la superficie de la huella, casquete esférico.

El método estándar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones:  Diámetro de la bola (D) : 10 mm  Carga (F): 3000 kgf  Duración de la carga (t): 10s

P se expresa en kg fuerza y S en mm2. (2) Probeta de acero.

PROCEDIMIENTOS Y ACTIVIDADES

a) Colocar el indentador o penetrador (esfera de acero templado) en el durómetro.

g) Determinar la dureza de brinell a partir de los datos obtenidos. b) Colocar la probeta alineada con el indentador sobre la mesa móvil. c) Elevar la mesa móvil hasta que el indentador este en contacto con la probeta. d) Desplazar la palanca hacia la izquierda y esperar el tiempo establecido de acuerdo al material. En nuestro caso fue 10s .

DETERMINACIÓN DE HB

Determinación de parámetros del material ensayado:

Diámetro de la bola (D): 10mm Carga (P): 3000kgf Diámetro promedio de la identacion (d): Como realizamos dos pruebas incrustamos los datos obtenidos durante la experiencia en el siguiente cuadro:

e) Desplazar la palanca a la posición inicial y sacar la probeta. f) Determinar el diámetro de la impresión con la ayuda de un Vernier.

(Tabla N°1) Probeta Diametro1 Diámetro Promedio (mm) 2 (mm) (mm) (d) Acero

5.90

6.20

6.05

Cálculo de la dureza: Dureza Brinell: BIBLIOGRAFÍA



Avner, S. (1988) Metalurgia Física, México D.F. McGraw-Hill. 2a edición



http://www.utp.edu.co/~gcalle/D UREZABRINELL.pdf

Reemplazando datos en la ecuación:

2 ∗ 3000 3.1416 ∗ 10 ∗ (10 − √102 − 6.052 ) HB = 93.7HB

CONCLUSIONES

(1) Para cada uno de los tiempos mencionados, la razón de cambio del valor de dureza obtenido es mayor para tiempos de permanencia cortos, disminuyendo a medida que los tiempos aumentan. (2) En general el valor de dureza obtenido está principalmente afectado por el tiempo de permanencia de la fuerza total, seguido del tiempo de permanencia de la carga inicial y por último el tiempo de recuperación, además esto varía con la dureza del material que se ensaya.