Práctica de impacto y dureza

28/01/2016

1. INTRODUCCION.

La dureza es la medida de la resistencia de un metal a la deformación permanente (plástica) en su superficie, el método de obtención de la dureza se obtiene forzando con un penetrador sobre la superficie plana del metal a estudiar. El material del penetrador, es usualmente una bola, pirámide o cono, está hecho de un material mucho más duro que el material bajo ensayo. El acero endurecido, el carburo de tungsteno y el diamante son los materiales comúnmente utilizados como penetradores.

Figura 1. Tipos de indentadores o penetradores.

Los ensayos de dureza estándar se obtienen mediante la aplicación lenta una carga conocida presionando el penetrador a 90º en la superficie del material bajo ensayo. Después de realizar la incisión, se lee en una escala analógica (o pantalla digital) del instrumento de medición, el cual basa en el área de la sección o profundidad de la impresión. La dureza de un material depende de la facilidad con la que se deforma plásticamente. Por ello, para un metal particular, puede determinarse empíricamente una relación entre la dureza y la resistencia. El ensayo de dureza es mucho más simple que un ensayo de tensión y puede no llegar a ser destructivo (por ejemplo, la pequeña incisión del penetrador puede que no perjudique al uso del objeto). Por estas razones, el ensayo de dureza se utiliza ampliamente en la industria de control de calidad. [1]

Los valores de dureza empíricos se calculan a partir de fórmulas apropiadas usando las mediciones de la geometría de la muesca. Las mediciones de microdureza se hacen mediante el uso de un microscopio de alta potencia.

La dureza Rockwell se usa ampliamente con muchas escalas disponibles (Rockwell A, Rockwell B, entre otros), para diferentes rangos de dureza. Permite correlacionar la dureza con la profundidad de penetración, ya que el número de dureza se muestra de manera conveniente en un dial o en una pantalla digital. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar virtualmente cualquier metal o aleación desde el más duro al más blando. Los penetradores son bolas esféricas de acero endurecido que tienen diámetros de 1/16, 1/8, ¼, ½ pulg. (1,588; 3,175; 6,350; 12,70mm) y un penetrador cónico de diamante (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros. El probador de dureza Rockwell fue inventado en 1919 por Stanley P. Rockwell, metalurgista estadounidense. La palabra “Rockwell” aplicada al aparado de prueba y a los estándares de referencia, es una marca registrada en varios países, incluyendo los Estados Unidos. [2]

Figura 2. Tipos de indentadores de Rockwell según la carga aplicada .

El número de dureza Brinell por lo general cubre un alto rango de dureza de materiales y puede encontrarse una total correlación lineal con la resistencia, en especial para una determinada aleación. Este ensayo se realiza con una esfera de acero duro (por lo general de 10mm de diámetro), se oprime sobre la superficie del material. Se mide el diámetro de la impresión generada, comúnmente de 2 a 6mm, y se calcula el número de dureza o índice de dureza de Brinell (abreviado como HB o HBN).

El número de dureza Vickers es muy difundido ya que permite medir dureza en prácticamente todos los materiales metálicos independientemente del estado en que se encuentren y de su espesor. El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de base cuadrada. Tal penetrador es aplicado perpendicularmente a la superficie cuya dureza se desea medir, bajo la acción de una carga P. Esta carga es mantenida durante un cierto tiempo, después del cual es retirada y medida la diagonal d de la impresión que quedó sobre la superficie de la muestra. Con este valor y utilizando tablas apropiadas se puede obtener la dureza Vickers, que es caracterizada por HV y definida como la relación entre la carga aplicada (expresada en Kgf) y el área de la superficie lateral de la impresión. [3]

La resistencia a la tensión por lo regular se usa para esta correlación en lugar de la resistencia a la cadencia ya que la prueba de dureza incluye un componente sustancial de deformación plástica. La tenacidad es una medida de la cantidad de energía que un material puede absorber antes de fracturar, esta propiedad es muy importante en ingeniería cuando se considera la habilidad del material soportar un impacto sin fracturarse. Uno de los métodos más simples de medida de la tenacidad es mediante un aparato de pruebas de impacto. Un método de utilización de este aparato es situar una muestra con talla Charpy a través de las mordazas paralelas de la máquina. En la prueba de impacto se lanza un pesado péndulo desde una altura conocida, que golpea la muestra en su trayectoria descendiente, fracturándolo. Mediante el conocimiento de la masa del péndulo y de la diferencia entre su altura inicial y final, puede medirse la energía absorbida por la fractura. [1]

Figura 3. Ensayo de Charpy e Izod.

El resultado neto de la prueba es someter la muestra en sucesión rápida a la deformación elástica, la deformación plástica y finalmente la fractura. Aunque rápido, los mecanismos de deformación involucrados son los mismos que los involucrados en la prueba de tensión para el mismo material. El impulso de carga debe aproximarse al rango balístico ante los mecanismos fundamentalmente diferentes que vienen en juego. [2]

2. OBJETIVOS.

2.1 Objetivo General.

• Definir y aplicar los ensayos mecánicos de Impacto y dureza con la finalidad de conocer algunas propiedades de los materiales (Principalmente metálicos).

2.2 Objetivos Específicos.

• Aplicar el ensayo de dureza Rockwell a las probetas suministradas.

• Comparar la dureza y analizar la variación en cada muestra.

• Realizar el ensayo Charpy de resistencia al impacto.

• Calcular la resistencia al impacto de las probetas.

• Analizar la fractura de las probetas y comparar ductilidad.

3. LISTA DE MATERIALES Y EQUIPOS.

3.1. Materiales:

• Muestra de Acero Cobre y Aluminio para el ensayo de dureza Rockwell.

• Probeta sin tratamiento térmico para ensayo de Impacto Charpy.

• Probeta con tratamiento térmico para el ensayo de Impacto Charpy.

3.2. Equipos:

• Durómetro, Marca BUEHLER, modelo Macromet 5100T, Capacidad: HRD, HRE, HRF, Apreciación 0,1 HRD, HRE, HRF.

• Equipo de Impacto Charpy: marca FRANK, modelo 580M, capacidad de 15 Kpm, apreciación de 0.1,

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