Metrologia

Hipótesis

El acero aleado con otros materiales lo pueden hacer de diferentes propiedades, ya sea más flexible o más duro (frágil), esto dependerá del material y del porcentaje en el cual se funda, esto lo determinara el tamaño del grano. Para ver el tamaño del grano se tendrá que ver en el escleroscopio si el grano es más grande el material es más resistente y si el grano es más chico es más frágil.

Objetivo

El objetivo de esta práctica es determinar el grado de resistencia que tiene al ejercerse de manera puntual un esfuerzo esto lo conseguiremos en el durómetro como se interpretaba la dureza como una propiedad mecánica que mide la resistencia a ser penetrado en este caso utilizamos las probetas.

Medir su comportamiento de las probetas al ser expuestas a la máquina de impacto ya que en esta el esfuerzo es general.

Y por último la de metrología para ver la cantidad de granos que lo componen con ayuda del escleroscopio y poder así con ayuda de estas tres maneras las propiedades mecánicas del material expuesto.

Introducción

Esta práctica nos permite ver como atreves de las probetas podemos saber cuánto es su dureza y el impacto. Nos permite observar cual es la fuerza que puede soportar y en termino industrial nos permite ver la calidad del acero y así poder ver a través del escleroscopio sus estructuras y aleaciones.

DUREZA BRINELL

OBJETIVO DEL ENSAYO. Determinar experimentalmente la dureza Brinell. Estudiar su campo de aplicación.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES.

Definición de dureza: 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.

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.

Ateniéndonos a la definición, 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:

;

La deducción de la fórmula de cálculo del área A del casquete esférico, puede verse aquí.

En la práctica se usa la siguiente fórmula de trabajo:

El método estándar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones:

Diámetro de la bola (D) : 10 mm

Carga (P): 3000 kgf

Duración de la carga (t): 10 ... 15 s

En el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones el número de dureza Brinell se denota sin ningún sufijo. Ejemplo:

220 HB

Esta notación indica una dureza Brinell de 220 bajo las condiciones estándar arriba nombradas. (10/3000/15).

Si por alguna razón no pueden aplicarse las condiciones estándar es posible aplicar cargas menores y utilizar indentadores esféricos de diámetros menores (estas mediciones no se consideran como estándar). En este caso la obtención de resultados comparables de los ensayos exige la observación del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a la constancia de la relación de la carga respecto al cuadrado del diámetro de la bola (obsérvese la fórmula de dureza), es decir,

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Se toma esta relación igual a 30, 10 y 2,5 según la naturaleza y dureza supuesta del material investigado.

En el caso de realizarse el ensayo bajo condiciones distintas a las estándar y atendiendo a la consideración anterior, la dureza Brinell se denota también como HB, pero con la adición de sufijos que indiquen el diámetro de la bola, la carga y el tiempo de aplicación de la misma. Ejemplo:

63 HB 10/500/30

Esta notación indica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm de diámetro y una carga de 500 kgf. Aplicada durante 30 s.

Para la escogencia de la relación de carga y la correspondiente combinación de diámetro de bola y carga a aplicar se poseen tablas ampliamente conocidas. Se muestran aquí las tablas tomadas (con algunos cambios y adiciones), del manual de la máquina de dureza Brinell de nuestro Laboratorio.

Se debe tener sumo cuidado en que el diámetro de la huella esté entre el 25% y 60% del diámetro de la bola. Es decir, para las condiciones estándar (bola de Æ10 mm), el diámetro de la huella debe estar entre 2,5 y 6 mm. En la literatura se considera que la huella “ideal” es de d= 0,375 D.

PROCEDIMIENTO

Para obtener la dureza Brinell de la superficie de un material se presiona contra la probeta una bola de acero con determinado diámetro D. La bola se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego de retirada la carga se miden dos diámetros, en direcciones mutuamente perpendiculares, de la impronta dejada, con ayuda de un microscopio. El valor medio de los diámetros (d) y los otros valores se sustituyen en la fórmula de trabajo para obtener el valor de la dureza Brinell. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones más.

MAQUINARIA, MATERIALES E INSTRUMENTOS DE MEDIDA.

Máquina. Para los ensayos Brinell se usa el escleroscopio HP-250 marca Wekstoffprüfmaschinen, del cual se muestra su aspecto general en la siguiente figura. Este aparato sirve para la medición tanto de dureza Brinell como Vickers. Aplica cargas hasta de 250 kgf, por lo que es necesario aplicar los criterios de semejanza de los que se habló arriba. Posee incorporado un microscopio de medición, el cual posee una resolución de 0,001mm. El funcionamiento y procedimiento de medición serán explicados por el profesor y el monitor en el momento de la práctica.

Aspecto general del esclerómetro WPM HP-250

El estándar ASTM E 10 presenta las siguientes exigencias a las máquinas de medición de dureza Brinell: El diseño debe ser tal que se excluya cualquier mecimiento o movimientos laterales del indentador o de la probeta durante la aplicación de la carga. En las máquinas que usan pesos muertos para la aplicación de la carga deben evitarse las sobrecargas

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