Dureza

Ensayo de Dureza

Descripción del Ensayo

Este ensayo se divide en dos partes, la primera parte se tratará la dureza con penetradores y en la segunda parte se tratará la dureza mediante métodos portátiles.
1ra parte: se someterá a tres materiales (acero de barra, acero SAE 52100 y Buje de bronce) a distintos tipos de ensayos de dureza con penetración, los cuales se describirán más adelantepara calcular la dureza de cada elemento.
2da parte: se someterá a cuatro materiales (acero de laminación, rodillo de rodamiento, goma y tope de puerta) a distintos tipos de ensayo de dureza con métodos portátiles, los cuales se describirán más adelante para obtener la dureza de cada elemento.



Objetivos

En ambas partes el objetivo principal es el mismo (obtener la dureza del materialensayado). En la primera parte se puede obtener mediante la medición de la impronta dejada en el material (ensayo Brinell) o directamente de la escala de la maquina (Rockwell). En la segunda parte se hará mediante la medición de algún parámetro del rebote que se produce, por ejemplo la altura o la velocidad del rebote (ensayo Leeb y ensayo Shore) o también con medición de dos improntas (ensayoPoldi).


1ra parte:

Ensayo Brinell


Este fue el primer ensayo de dureza por penetración que apareció aproximadamente por 1918 del cual más adelante se deriva el ensayo Rockwell, Vickers, etc.
Este ensayo se basa en el uso de una bolilla de diversos diámetros que depende del material a ensayar, por norma estos diámetros normalizados pueden ser de 10; 5; 2,5 mm. La dureza de las bolillas quese usan varía de 300 a 450 HB que deben ser más duras que el material a ensayar.
Dichas bolillas pueden ser de acero duro (rodamientos) o carburos de tungsteno (obtenidos mediante pulvimetalurgía). Actualmente la ASTM sólo admite las de carburo de tungsteno (W).
En nuestro caso utilizaremos una bolilla de acero duro, y procederemos a aplicar la carga lenta y progresivamente mediante un equipoautomático y luego de descargar se medirá con la ayuda de una lupa de pocos aumentos el diámetro de la impronta. Luego mediante una fórmula procederemos a calcular la dureza y la tensión estática a la tracción del material ensayado.

Al llegar a la carga máxima se tendrá que esperar un tiempo de permanencia para que la impronta se plastifique completamente en el material (mientras mas dúctil seael material más tiempo de permanencia se tendrá).
Como vamos a ensayar un acero el tiempo de permanencia será de 10-15 segundos.

Vamos a proceder a ensayar una probeta con un ensayo Brinell normal (según norma P=3000 kgf, D=10 mm) a temperatura ambiente.
Mediante la expresión P=C.D^2 sacamos C (constante según materiales semejantes) que para nuestro caso C=30.

Las normas usadas son IRAM104 – ASTM E10: Método de ensayo de dureza Brinell para los materiales metálicos.











Maquina usada: Frank GMBH

Aclaración: cada Nº HB = 1µm

Luego de hecho el ensayo se toman 2 medidas del diámetro de la impronta y se promedian.

d_1=3,3 mm
d_2=3,3 mm


Entonces tomamos d=3,3 mm. Mediante la siguiente expresión calculamos la dureza Brinell:HB=(2.P)/(π.D.(D-√(D^2-d^2 )) )
HB=2.3000kgf/(π.10,0 mm.(10,0 mm-√((10,0 mm)^2-(3,3 mm)^2 )) )
[HB=341]

Entonces este acero de barra tiene una dureza de 341 HB.
Ahora procedemos a calcular su tensión estática a la tracción con la siguiente expresión:

σ_et=0,345.HB=0,345.341
[σ_et=117,6 kgf/〖mm〗^2 ]



Ensayo Rockwell

Usaremos tres métodos del ensayo Rockwell, Rockwell C, Rockwell B y Rockwell superficial(el superficial lo hacemos para mediante una tabla comprobar los valores obtenidos en los otros dos métodos).

Rockwell C

Penetrador usado: cono de diamante con ángulos de 70º y r = 0,2 mm

Aclaración: cada Nº HR= 2µm (es decir se necesita una mayor terminación superficial de la pieza).

Escala de la maquina usada: 100 divisiones con un rango total de 0,2 mm.

Condición fundamental:...