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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica “U.P TICOMAN”

Unidad de Aprendizaje:

Ingeniería de Materiales

Laboratorio de Ensaye de Materiales

“Practica No. 4” Ensayo Dureza Rockwell Nombre del Profesor:

Ing. Escobedo Juárez Isaí

Ing. Espinoza Picazo Alfonso Alumno:RAMIREZ

ESCUDEO LUIS RODRIGO

Grupo: Salón:

3AV3 1B

Fecha de Entregan: 16/Enero/2015

Introducción La práctica número 4 se llevara a cabo en el laboratorio de ensayos de materiales ubicado dentro del hangar de la ESIME Tecomán con el motivo de reforzar los conocimientos obtenidos en el salón de clase, donde determinaremos el tipo de dureza de un material a una fuerza gradualmente aplicada, trabajaremos con los datos obtenidos para crear una tabla de Número de prueba contra unidades Rockwell A, B y C. Después de realizar la tabla obtendremos el promedio de todas las pruebas aplicadas al material, con el motivo de calcular un promedio y compararlo con el del material propio si es que se conoce, realizándolo mediante una manera práctica y dinámica.

Marco Teórico 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. Surgió la necesidad de desarrollar otros métodos de determinación de la dureza llevando al desarrollo de métodos como el Rockwell, en el cual la medición de la dureza es mucho más ágil y objetiva.

El método de Rockwell aunque es un método de indentación no pretende de manera directa medir la dureza a través de la determinación directa de la magnitud de los esfuerzos de contacto, sino que la define como un número arbitrario, inversamente proporcional a la penetración del indentador. El estándar ASTM E18-03 define el número de dureza Rockwell como un número derivado del incremento neto en la profundidad del indentador cuando la fuerza en el indentador es incrementada desde una fuerza previa (preliminar específica) hasta una fuerza total (específica) y luego retornada al valor de fuerza previa. El esquema de determinación de la dureza según Rockwell se expone en la figura.

Figura. Esquema de medición de la dureza Rockwell Al comienzo el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra bajo la acción de la carga previa P0, la cual se mantiene hasta el final del ensayo. Esto garantiza una mayor exactitud del ensayo ya que excluye la influencia de las vibraciones y de las irregularidades de la delgada capa superficial. Después se expone la probeta a la acción de la carga total Pf = P0 + P1, y la profundidad de penetración aumenta. Luego de retirada la carga principal P1, en el sistema probeta-indentador ocurre una recuperación elástica, ya que sobre el actúa sólo la carga previa P0, siendo posible la medición de la profundidad de penetración h, la cual determina el número de dureza Rockwell (HR). Para determinar la dureza Rockwell se utilizan dos tipos de indentadores: el cónicoesferoidal de diamante y el de bola (acero o carbono de tungsteno) de varios diámetros. Entre el número de Rockwell y la profundidad de la impronta h existe la siguiente dependencia:

De estas fórmulas se deduce que cada unidad de dureza Rockwell corresponde a una penetración de 0,002 mm y que el valor de dichas unidades debe ser restado de cierto “tope” para que haya coherencia: a menor profundidad de penetración mayor será el número de Rockwell y viceversa. En la práctica no hay necesidad de usar estas fórmulas, ya que los indicadores de las máquinas de Rockwell de manera automática realizan estas operaciones mostrando directamente el número de dureza en sus diales. Esta característica granjeó para este método una gran popularidad. El estándar define las características geométricas de los indentadores. Para el penetrador cónico esferoidal se muestran en la figura:

Las bolas son similares a las del método Brinell y tienen los siguientes diámetros: ∅ 1/16”; ∅ 1/8”; ∅ 1/4”; ∅ 1/2”. Las cargas a aplicar pueden ser:

A partir de las combinaciones posibles de distintos indentadores y cargas, el estándar ASTM E18 define 15 escalas diferentes de durezas Rockwell. Se muestra la tabla que las define, tomada directamente de dicho estándar. En esta tabla se muestra también la aplicabilidad de cada tipo de prueba. Tabla 1. Escalas de dureza Rockwell

En la práctica las escalas más difundidas son la B y C. El número de dureza Rockwell se denota como HR seguido de la letra mayúscula de la escala así: 64 HRC Esta notación indica una dureza Rockwell de 64 unidades en la escala C (diamante, carga total 150 kgf) Cuando se utiliza una bola como indentador, la designación de la escala es seguida por la letra “S” si es de acero o “W” si es de carburo de tungsteno.

Equipo Utilizado  Para los ensayos durómetro Rockwell se usa el escleroscopio HP-250

Condiciones del Ensayo Dureza Rockwell C Carga Máxima 150 kg Indentador ó Penetrador punta diamante Escala de 20 a 80 Rockwell C Escala Negra ----Indentador de diamante Materiales: Acero, Aluminio, Bronce y Latón Tolerancia +/ - 1.5 Rockwell C HRC

Desarrollo DUREZA ROCKWELL C Prueba 1 a un Block Acero Prueba 1 2 3 4 5

Dureza Rockwell C HRC 29.5 31 31 31 31.5

Promedio=

29.5+31+31+31+31.5 154 = =30.8 5 5

Valor de dureza del bloque normalizado= 31.2 HRC Valor de dureza calculado=30.8 HRC

2 a un Balero con Tratamiento Térmico Acero Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell C HRC 63.5 62.5 63.5

Promedio=

63.5+ 62.5+63.5 379 = =63.16 3 6

Valor de dureza calculado=30.8 HRC

Prueba 3 a un Balero pequeño con Tratamiento Térmico Acero Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell C HRC 63.5 63.5 62

Promedio=

63.5+ 63.5+63 190 = =63.333 3 3

Valor de dureza calculado=63.333 HRC

DUREZA ROCKWELL A  Escala Negra  Carga minima 60 kg  Indentador punta diamante  Rango de tipo de Material:  60 a 100 Duros  60 a 0 Suave Prueba 1 a un Aluminio Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell A HRA 27 26.5 27

Promedio=

27+ 26.5+27 161 = =26.8333 3 6

Valor de dureza calculado=26.8333 HRA Prueba 2 a un Latón Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell A HRA 38 38 37.5

Promedio=

38+38+ 37 .5 227 = =37.8333 3 6

Valor de dureza calculado=37.8333 HRA

Prueba 3 a un Acero Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell A HRA 51.5 51.5 51.5

Promedio=

51.5+51.5+51.5 103 = =51.5 3 2

Valor de dureza calculado=51.5 HRA Prueba 4 a un Balero pequeño Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell A HRA 83 83 83

Promedio=

83+ 83+83 =83 3

Valor de dureza calculado=83 HRA

DUREZA ROCKWELL B  Escala Roja  Carga minima 100 kg  Indentador esfera de aceros para durezas suaves  Indentador

1 pulg 16

 Escala de 0 100  Prueba 1 a un Bloque  Tolerancia +/- 2

Prueba 1 2 3 4 5

Dureza Rockwell B HRB 92.5 92 92.5 91.5 93

Promedio=

92.5+ 92+92.5+91.5+ 93 923 = =92.3 5 10

Valor de dureza del bloque normalizado= 91.8 HRC Valor de dureza calculado=92.3 HRB

Prueba 2 a un Latón Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell B HRB 53 51.5 52.5

Promedio=

53+51.5+52.5 157 = =52.333 3 3

Valor de dureza calculado=52.3333 HRB Prueba 3 a un Cobre Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell B HRB 44.5 46 40.5

Promedio=

44.5+46+ 40.5 131 = =43.6667 3 3

Valor de dureza calculado=43.66667 HRB

Prueba 4 a un Aluminio Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell B HRB 82.5 7.5 8.5

Promedio=

82.5+ 7.5+ 82.5 115 = =57.5 3 2

Valor de dureza calculado=57.5HRB

Prueba 5 a un Acero Prueba 1 2 3

Dureza Rockwell B HRB 83.5 84.5 84.5

Promedio=

83.5+ 84.5+84.5 505 = =84.16667 3 6

Valor de dureza calculado=84.16667HRB

Evidencias Fotográficas

Conclusión Es de suma importancia este tipo de ensayo en la industria, ya que podemos hacer pruebas a cada material para conocer el grado de Dureza de cada uno de estos para tener en mente cuanta carga puede soportar el material antes de deformarse. Se debe tener especial cuidado en que las mediciones de dureza muestren resultados dentro de los límites permitidos, de no ser así se debe echar mano de otra escala u otro método de medición de dureza.