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Universidad Nacional experimental politécnica “Antonio José de sucre”.Vicerrectorado Puerto Ordaz. Especialidad de ingeniería Mecánica. Procesos de Fabricación I. LABORATORIO Nº 1- ENSAYO DE TRACCIÓN. Autores: Angibert Motta, Ivo Bortolussi, Antonio Buelvas. RESUMEN: Esta práctica se llevó a cabo en el Laboratorio de materiales de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” , se contó con un Durómetro Rockwell; con el cual se llevó a cabo una serie de mediciones de dureza sobre diferentes materiales metálicos, escogidos por el instructor del grupo. La dureza Rockwell o ensayo de dureza Rockwell es un método para determinar la dureza es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación. PALABRAS CLAVE: Aceros, dureza, material, penetración, resistencia.

INTRODUCCIÓN Tal como se dijo en el resumen, para esta experiencia se realizó un ensayo de dureza, es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o alguna aleación de un metal. OBJETIVO GENERAL

  

Determinar experimentalmente la dureza Rockwell. Identificar las propiedades mecánicas que el número de dureza Rockwell nos muestra. Interpretar los resultados del ensayo y explicar el comportamiento de los materiales ensayados según los requisitos del diseño.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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Familiarizarse con los equipos de medición de la dureza. Lograr obtener los valores dureza. Aprender a usar los equipos. Reconocer el tipo de material.

MARCO TEÓRICO Ensayos de dureza: La dureza de un material es la resistencia que opone a la penetración de un cuerpo más duro. La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esférica, cónico piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en el cuerpo a ensayar. Como indicador de dureza se emplea la deformación permanente (plástica).En algunos casos, es necesario determinar las características mecánicas de los materiales sin llegar a su destrucción. Dureza Rockwell: Para los materiales duros se emplea como elemento de penetración un cono de diamante de ángulo 120º, y para los semiduros y blandos una bolita de acero de 1/16”, deduciéndose la fuerza Rockwell de la profundidad conseguida en la

penetración. El cuerpo empleado para la penetración se hace incidir sobre la superficie de la pieza a ensayar con carga previa de 10Kg. La profundidad de penetración alcanzada constituye el valor de partida para la medición de la profundidad de la huella. Después se aumenta en 140Kg la carga aplicada al cono y en 90Kg la aplicada a la bolita (100kg) bajándose nuevamente el valor previo. Se mide la profundidad de penetración que queda y en la escala del aparato se lee directamente la correspondiente dureza Rockwell C (HRC) cono o la Rockwell B (HRB) bolita. Nume ro de dureza Rockwell: es un número obtenido por la profundidad de la huella; el cual proviene cuando se aumenta la carga sobre un penetrador desde una carga fija menor hasta una mayor, retornando después a la carga menor. Los números de dureza Rockwell se expresan siempre con un símbolo de escala, que indica el penetrador y la carga utilizada. Máquina y equipo: La máquina de prueba consiste en un soporte rígido o yunque, sobre el que se coloca la probeta y un dispositivo que aplica las cargas prefijadas a un penetrador en contacto con la misma. Penetradores:

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penetrador de diamante. Este tipo de penetrador debe emplearse en pruebas de dureza para las escalas A, C y D. Consiste en un cono de diamante cuyo ángulo es de 120º ± 0.5º y su eje debe coincidir con la dirección de penetración con una tolerancia de ± 0.5º. La punta es un casquete esférico con un radio de 0.200mm. La anisotropía del diamante hace difícil el maquinado del mismo en forma totalmente simétrica. Por lo cual es necesario comparar los resultados obtenidos con un

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penetrador patrón sobre piezas patrón de diferentes durezas Penetrador esférico de acero: Este tipo de penetrador debe emplearse en los ensayos de dureza para las escalas B, E Y F. Consiste en un balín de acero templado y pulido, con un diámetro de 1.588 mm± 0.003 mm; Excepto para la escala E, que tiene un diámetro de 3.175 mm ±0.004mm. Dicho balín debe estar pulido y no debe presentar defectos superficiales. Debe eliminarse y anularse la prueba si presenta una deformación mayor a la tolerancia indicada anteriormente o cualquier otro defecto superficial.

METODOLOGÍA 1)

2) 3) 4) 5) 6) 7)

Se seleccionó la superficie a ensayar, considerando la planitud y estado superficial de la misma (sin oxido). Se aplicó pre-carga Se ajustó la escala de lectura en O. Se aplicó carga durante unos 10 seg. El ensayo debe de realizarse en una sola dirección. Se quitó la carga aplicada. Se realizó la lectura.

RESULTADOS Tabla 1 – Datos obtenidos. Material Aluminio

Escala Rockwell A

Aluminio Acero de bajo carbono Acero aleado

Carga 60

Lecturas (RW) 83-93-93-95

A

45

6-14-6-12

B

125

57-58-57-57

C

150

25-34-34-14

Tabla 2 de datos transformados a brinell.

Material

Material Aluminio Aluminio Acero de bajo carbono Acero aleado

Escala rockwell

carga

Carga 60 45

HB(brinell) 894 48,5

125

103,5

150

Dureza (Brinell)

83

670 brinell 3000 950 brinell 3000 950 brinell 3000 1006 brinell 3000 45 brinell 500 53 brinell 500 45 brinell 500 51 brinell 500 103 brinell 3000 108 brinell 3000 103 brinell 3000 103 brinell 3000 116 brinell 3000 126,5 brinell 3000 126,5 brinell 3000 103,6 brinell 3000

93 Aluminio

A

60

(1)

93 95 6 14

Aluminio

A

45

(2)

6 12 57

Acero de bajo

58 B

125

Carbono (3)

57 57 25

Acero

C

150

111,25

Dureza (Rockwell)

34

aleado

34

(4)

14

ANÁLISIS DE RESULTADO Al no tener una especificación del material como tal, no podemos compararlo con la dureza en Brinell exactamente, se sabe que hay valores que no corresponden ya que el valor HB suele ser menor que 600. En el caso del aluminio de la carga de 60 se puede ver como se excede el valor de la dureza con respecto a lo antes mencionado, esto pudo verse alterado por alguna malformación en la composición del material. CONCLUSIONES

   

El tipo de ensayo realizado es muy fácil ya que no implica mucho cálculo matemático. Los valores obtenidos durante la prueba de dureza son muy parecidos a los teóricos. Se aprendió a utilizar los equipos de medición de dureza. El equipo usado no tenía las equivalencias en todas las escalas, es por ello que nos limitaba a encontrar solo algunas escalas, que tuvimos que transformar.

RECOMENDACIONES

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Para comprobar la validez del ensayo se deben realizar al menos 4 ensayos. Una vez realizadas las cuatro mediciones de una misma pieza, y con las lecturas obtenidas, calcularemos la media aritmética que nos entregará el resultado del ensayo Rockwell. Se evitará hacer una nueva penetración sobre otra penetración.