254801449-Dureza-Vickers PDF

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Practica de dureza Vickers ...

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Instituto Politécnico Nacional. E.S.I.M.E TICOMAN Ing. Aeronáutico Laboratorio de Ensayo de Materiales. Materia: Practica Nº 3 Practica: Dureza Vickers Alumnos: Narváez Ocaña Luis José. Hurtado García Isaac. Profesor: Ing. Espinosa Picazo Alfonzo Profesor de Lab. : Anaya Delgado Gabriel Grupo: 3AV1 Fecha de realización: 7 de Septiembre del 2014 Fecha de entrega: 14 de Septiembre del 2014

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA • • • • •

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Que el alumno reafirme los conocimientos adquiridos del manejo de la máquina para ensayos de dureza Vickers. Interpretar la dureza como una propiedad mecánica que mide la resistencia a ser penetrado Conocer las principales características de los equipos de medición de dureza Vickers. Fomentar la investigación de las aplicaciones prácticas del ensayo Vickers. Conocer el funcionamiento de una máquina para ensayos de dureza Vickers, llamada durómetro, así como los lugares de aplicación de ésta máquina en la industria. Conocer los riesgos que representa el uso inadecuado de la máquina.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS 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. La dureza Vickers: permite medir una amplia gama de materiales y se usa en la medida de micro-dureza, ya que permite aplicar cargas muy pequeñas sobre piezas muy delgadas. El método Brinell, ya estudiado, posee una serie de insuficiencias. Con dicho método no se puede ensayar probetas si su dureza se aproxima a la dureza de la bola, porque ésta sufre deformaciones que alteran los resultados del ensayo. Si se utilizan bolas de acero este hecho limita la prueba Brinell a durezas máximas HB 400...500, si se usan bolas de carburo se limita a durezas HB 650. A causa de la gran profundidad de la impronta es imposible determinar la dureza de la capa superficial especialmente tratada, porque la bola penetra a través de esta capa a la parte interior más blanda. La medición del diámetro de la impronta a veces no es exacta a causa de que el metal desalojado por la bola se acumula cerca de los bordes de la impronta. Por esto surgió la necesidad de hallar otros métodos de determinación de la dureza. El ensayo de dureza Vickers fue desarrollado en 1924 por Smith y Sandland en Vickers Ltd como una alternativa a la Brinell método para medir la dureza de los materiales. Durante las mediciones estandarizadas de dureza Vickers se hace penetrar un indentador de diamante en forma de pirámide de cuatro caras (ver figura 1a) con una ángulo determinado en el vértice. La utilización de una pirámide de diamante tiene las siguientes ventajas:

1) las improntas resultan bien perfiladas, cómodas para la medición; 2) la forma de las improntas es geométricamente semejante (figura 1b), por lo cual la dureza para un mismo material es constante, independientemente de la magnitud de la carga; 3) la dureza con la pirámide coincide con la dureza Brinell para los materiales de dureza media; 4) este método es aplicable con igual éxito para los materiales blandos y duros, y sobre todo para los ensayos de probetas delgadas y las capas superficiales.

Los números HV y HB son cercanos en su valor absoluto debido a la igualdad del ángulo del vértice de la pirámide al ángulo entre las tangentes a la bola para el caso de una huella “ideal” cuando d = 0,375 D. Esta consideración sirve de base para determinar el valor del ángulo del vértice de la pirámide estándar α = 136°. La demostración de este hecho puede verse en el anexo 1. El estándar ASTM E 92-82 define la dureza Vickers como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador piramidal de base cuadrada que tiene un ángulo entre caras específico, bajo una carga predeterminada, contra la superficie del material a ser ensayado y se mide la diagonal resultante de la impresión luego de remover la carga.

El sentido físico del número de dureza Vickers es análogo a HB. La magnitud de HV es también un esfuerzo convencional medio en la zona de contacto del indentador, muestra y suele caracterizar la resistencia del material a la deformación plástica considerable. Con base en esto:

donde d es la media aritmética de las diagonales d1 y d2. La deducción de la fórmula de cálculo del área A de la impronta piramidal, puede verse en el anexo 1. Debido a que el valor del ángulo α es constate e igual a 136°, en la práctica se usa la siguiente fórmula de trabajo:

El método estándar se realiza bajo las siguientes condiciones: Indentador Carga (P): Duración de la carga (t):

Pirámide de diamante α = 136° 1...120 kgf 10 ... 15 s

El número de dureza Vickers se denota como HV. Ejemplos: 440 HV 30 Esta notación indica una dureza Vickers de 440 bajo carga de 30 kgf. Aplicada por un tiempo de 10 a 15 s. 440 HV 30/20 Esta notación indica una dureza Vickers de 440 bajo carga de 30 kgf. Aplicada por un tiempo de 20 s. Para la escogencia de la magnitud de la carga nos basamos en criterios de conveniencia, debemos recordar que el método Vickers posee semejanza geométrica interna y en un principio es indiferente la carga aplicada. Sin embargo una carga muy alta puede causar que el indentador penetre más allá de la capa superficial a la que se desee medírsele la dureza, de otro lado una impronta muy pequeña es difícil de medir y las imperfecciones geométricas de la pirámide influyen en la precisión del método. Para nuestra práctica se recomienda aplicar una carga de 60 kgf, así la impronta tiene una medida adecuada y su profundidad de penetración es moderada.

Equipo materiales

Equipo: Durómetro Vickers Modelo: AVK-CZ1 Marca: MITUTOYO

Indentador: de diamante

Observación General: Pudimos observar en esta práctica que la dureza Vickers es una de las más complejas y laboriosas de obtener en cuanto a la cantidad de pruebas que le necesitaríamos hacer a la muestra, ya que se tienen que incluir varios factores en ella, tales como las diagonales de la indotación, la carga, el tipo de material, y que en esta prueba de dureza se pueden encontrar diferentes errores desde el equipo en la calibración, hasta a la hora de tomas las medidas. Aunque es un método nuevo y más complejo es bueno conocer nuevas formas de conocer la dureza de los materiales.

Conclusiones Luis José Narváez Ocaña: En esta práctica se concluye que la huella hecha por el marcador punta de diamante piramidal varía en proporción de la aplicación de la carga y la longitud de la diagonal del cuadrado de la impresión. El tamaño de la huella hecha por el marcador depende de la dureza del material, es decir a mayor huella, la dureza es menor y a menor huella la dureza es mayor, lo cual queda ampliamente demostrado con las pruebas realizadas en esta práctica. Otra de las conclusiones fue de que el tiempo y la carga de aplicación influyen en el diámetro de la huella, por eso es necesario contar con una tabla de datos para el tipo de material a utilizar. Este método es aplicable con igual éxito para los materiales blandos y duros, y sobre todo para los ensayos de probetas delgadas y las capas superficiales....