Práctica de dureza, Desarrollo experimental

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OBJETIVO.

El alumno obtendra laa dureza de diversos materiales haciendo uso del ensayo del durometro universal. El alumno comprobara si los procedimientos desarrollados estan normalizados de acuerdo a la norma para la dureza Rockwell y Brinell.

1. HABILIDADES A DESARROLLAR:

1. Calibración y puesta a punto de probetas, máquinas e instrumentos para la medición de dureza
2. Uso de las normas de dureza.

1. JUSTIFICACIÓN.

La dureza una medida que utilizan diferentes industrias para valorar la resistencia de un material (plásticos, polímeros, metales ferrosos, metales no ferrosos, cerámicos, etc) cuando se le aplica una carga calibrada para deformarlo. La dureza esta relacionada con el desgaste por lo tanto en diversas áreas de la ingenieria es muy importante conocer este propiedad en los materiales. Por ejemplo los engranes en las trasmisiones o trenes de engranes, la dureza superficial es muy importante en su diseño a fatiga, y se ve muy relacionada con el tiempo de vida de estos elementos mecánicos. Generalmente se realizan procesos de tratamientos termoquímicos para favorecer el endurecimiento superficial del material, dicha dureza es medida con una muestra de las coronas o piñones haciendo un corte en sus dientes, ya que son los elementos que se encuentran en contacto directo durante el trabajo de estos elementos. Generalmente los polimeros son considerados blandos, los metales presentan dureza intermedia y los ceramicos son excepcionalmente duros, todos estos materiales se usan en diversos procesos en la ingenieria y es importante conocer muchas veces esta propiedad dependiendo de su aplicación.

El ensayo de dureza se desarrolla al presionar un identador con una fuerza calibrada en la superficie de una muestra o probeta. Haciendo uso de las características dimensionales de la marca (huella) dejada por el identador se obtiene la duereza.

Existen varios tipos de ensayo para comprobar la Dureza de un material, los más comunes y utilizados en la industria son los siguientes:

• Dureza Brinell: Emplea como identador una bola de acero templado o carburo.
• Dureza Rockwell: Se utiliza como identador cono de diamante y en algunos casos bola de acero. Es la más extendida y utilizada en la industria. La obtención de la dureza se obtiene por medida directa y se utiliza para todo tipo de materiales.
• Dureza Vickers: El identador utilizado es de diamante en forma de piramide cuadrangular, utilizado principalmente para efectuar ensayos de dureza en probetas de poco espesor.
• Dureza Shore: Se emplea un penetrador específico y se mide la profundidad de penetración, la dureza depende en gran parte del módulo de elasticidad y propiedades viscoelásticas del material. Generalmente se utiliza para la comprobación de materiales blandos.

Actividad 1. Investigación.

Marco téorico.

El estudiante debe complementar este reporte en los siguientes temas:

1.   Definición de dureza.

2.   Escalas de dureza y sus normas ASTM.

3.   Relacion entre la dureza y la resistencia del material.

4.   Procesos de endurecimiento de materiales.

a.   Procesos termicos y termoquimicos.

b.   Endurecimiento por deformación

Equipo:[pic 3][pic 4]

Durometro universal

Kit de dureza: incluye indentadores y muestras de calibración.

Cortadora metalografica.

Equipo de seguridad.

• Bata.
• Zapato de cerrado (No tenis).

MATERIAL, HERRAMIENTAS Y EQUIPO DE SEGURIDAD A EMPLEAR:

Muestras:

Probetas planas de diversos materiales: Aluminio

Acero.

Bronce.

1. DESARROLLO EXPERIMENTAL.

Algunas Condiciones de ensayo:

Las condiciones de carga, diámetro del identador y tiempo de aplicación de la carga están establecidos en diferentes códigos de normalización. Para el código ASTM la especificación que lo regula es la ASTM-E10 (Brinell), E-92 (Vickers), E-18 (Rockwell), E-384 (knoop). Algunas de las consideraciones más importantes de esta norma se mencionan a continuación.

Criterio de identación:

Una identación será adecuada sí cumple que:

0.25D > d > 0.50D

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Variaciones de diámetros del identador y de la carga:

Las condiciones de ensayo más utilizadas son: un identador de 10 mm de diámetro con una carga de 300 Kg.

Para realizar un ensayo con dos diferentes condiciones de diámetro de identador (D) y carga (F), el valor de la constante de ensayo deberá preservarse, es decir que se deberá de cumplir la siguiente relación:

La probeta deberá de tener un espesor tal que la impresión no le surja por ambas caras.

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