CMA (Ensayo de la dureza) - Laboratorio N5 - Grupo 2 - GL04 PDF

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UDB Soyapango, Facultad de Ingeniería Escuela de Mecánica __________________________________________________________________________________

Universidad Don Bosco Ciencia de los materiales

Ing. Saturnino Gámez Guadrón

“Ensayo de Dureza (Laboratorio 5)” GRUPO 04L

Integrantes:

Alarcón Nerio Fernando Javier

AN190854

GRUPO 04L

Chavarria Coto Sergio Daniel

CC190152

GRUPO 04L

Iraheta Portillo Kevin Enrique

IP191027

GRUPO 04L

Morales Callejas Samuel Antonio

MC150068

GRUPO 04L

Olivar Medina Benjamin Edgardo

OM180375

GRUPO 04L

Reyes Marmol Cristopher David

RM150409

GRUPO 04L

Fecha de entrega: 07/03/2021

__________________________________________________________________________________ Ciencia de los materiales, Ciclo 01-2021 Página | 1

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INTRODUCCIÓN:

A lo largo de el tiempo los seres humanos han desarrollado métodos o técnicas para la verificación y diferenciación de materiales, o también la clasificación de estos. En el presente trabajo traemos consigo el ensayo de dureza, un método utilizado mundialmente y el cual consiste en usar una maquina (durómetro) especializada en dejar una huella en el material/probeta usada, luego de esto se mide el tamaño de la huella que ha dejado el identador, y a partir de esto se mide la dureza del material con el que se trabaja. En el siguiente trabajo nos enfocaremos en el ensayo Brinell, pero también existen mas ensayos de dureza, mencionamos los siguientes: Rockwell, Brinell, Vickers y Knoop. Los materiales con los que se trabaja tienen dureza la cual se calcula con el método descrito anteriormente, pero en sí, ¿Qué es la dureza de un material? Podemos definir a la dureza como la resistencia de estos a las alteraciones físicas, refiriéndose a alteraciones físicas como: las rayaduras, esfuerzos en el material hechos por el identador, la penetración y la abrasión. Refiriéndonos a abrasión como la acción que se hace al colocar una maquina (de esmerilado, por ejemplo) en la probeta usada. En los ensayos de dureza, esta dureza particularmente se determinará por lo siguiente: •

La carga aplicada a la probeta utilizada.

•

La forma utilizada para medir la huella.

•

La geometría utilizada en el penetrador.

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OBJETIVOS:

GENERALES •

Comprender el funcionamiento de los equipos utilizados en la práctica en los cuales se harán ensayos de dureza Brinell lo cual nos servirá para identificar los diferentes tipos de materiales desconocidos utilizados en dicho ensayo, además entender que significa la dureza en los materiales usados como probetas.

ESPECIFICOS •

Entender el funcionamiento del durómetro y también sus componentes como el identador para así poder tener un conocimiento más amplio de algunos materiales y su comportamiento.

•

Realizar cálculos a través de las mediciones tomadas en el ensayo, para obtener los valores de dureza de los materiales utilizados en la práctica.

•

Obtener conclusiones por medio de los datos obtenidos en las mediciones y cálculos realizados en la práctica.

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LABORATORIO 5 Actividades previas: • •

Revise los videos de los fundamentos de la dureza Visite fuentes confiables de propiedades de los materiales metálicos.

Ejecución. 1. Las condiciones del durómetro utilizado para efectuar la prueba se indican en la tabla 6. Tabla 6 Brinell Dureza Penetrador ∅ 2.5 mm 10 kg-f Carga inicial Carga adicional 52.5 kg-f 62.5 kg-f Carga total 10 segundos Tiempo Huella y Formula Lectura de escala 0, 2 y 5 Pesas del Fundición, aceros no templados, plomo, estaño, aluminio, zinc, materiales blandos y semiduros, durómetro acero industrial 2. A partir del diámetro de las huellas tomadas experimentalmente a los materiales indicados en la tabla 7, proceda a calcular su dureza HB e investigar en fuentes confiables y realizar comparación. Calcular márgenes de error y argumentar las diferencias sacando sus propias conclusiones.

3.

Muestra

Material

1 2 3 4 5 6

Aluminio 2024-T6 Acero inoxidable 302 Bronce 90-10 Acero 1020 Aluminio 6061 Latón fácil maquinado

Observe

detenidamente

el

Tabla 7 Huella N°1 mm 0.79 0.71 0.94 0.81 1.55 0.84

video

sobre

Huella N°2 mm 0.77 0.74 0.94 0.80 1.53 182

dureza

la

Huella N°3 mm 0.78 0.75 0.95 0.79 1.54 183

Brinell

del CIDIM y elabore una tabla en la cual se indique el material de cada probeta (una pista es el color y la otra es la dureza; entre las probetas hay aluminio, latón, bronce, acero inoxidable y acero 1020), y el diámetro de cada la huella, así como el cálculo de dureza. https://drive.google.com/file/d/1HS3ig0HW_4BqCIwSW25NzyCKwdPXVOzi/view?usp=sharing

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Solución al laboratorio 5: 2. A partir del diámetro de las huellas tomadas experimentalmente a los materiales indicados en la tabla 7, proceda a calcular su dureza HB e investigar en fuentes confiables y realizar comparación. Calcular márgenes de error y argumentar las diferencias sacando sus propias conclusiones. Tabla 7. Muestra

Material

1 2 3 4 5

Aluminio 2024-T6 Acero inoxidable 302 Bronce 90-10 Acero 1020 Aluminio 6061 Latón fácil maquinado

6

Dureza experimental HB 127.53 146.07 86.75 121.07 29.99

Dureza Teórica HB 120 183 85 140 30

% Error 6.27 20.18 2.05 13.52 0.03

112.23

110

2.02

Para el cálculo de la dureza en la expresión HB (dureza de Brinell) se utilizará la fórmula:

A continuación, describimos cada uno de las incógnitas: (P) es la carga a utilizar en el ensayo, medida en kg-f. (D) es el diámetro de la bola (indentador) medida en mm. (d) es el diámetro medio de la huella creada en la superficie de la probeta, en mm. ❖ Aluminio 2024-T6 Huella promedio = HB =

(0.79+0.77+0.78)𝑚𝑚 3

2(62.5) 𝜋(2.5)𝑥((2.5)−√(2.5)2 −(0.78)2 )

% Error =

|120 − 127.53|𝐻𝐵 120 𝐻𝐵

= 0.78mm

= 127.53HB

𝑥 100 = 6.27%

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❖ Bronce 90-10 Huella promedio = HB =

(0.94+0.94+0.95)𝑚𝑚 3

2(62.5) 𝜋(2.5) 𝑥 ((2.5)−√(2.5)2 −(0.94)2 )

% Error =

|85 − 86.75|𝐻𝐵

= 0.94mm

= 86.75 HB

𝑥 100 = 2.05 %

85 𝐻𝐵

❖ Aluminio 6061 Huella promedio = HB =

2(62.5) 𝜋(2.5) 𝑥 ((2.5)−√(2.5)2 −(1.54)2 )

% Error =

3.

(1.55+1.53+1.54)𝑚𝑚 3

|30 − 29.99|𝐻𝐵 30 𝐻𝐵

Observe

= 1.54mm

= 29.99 HB

𝑥 100 = 0.03 %

detenidamente

el

video

sobre

dureza

la

Brinell

del CIDIM y elabore una tabla en la cual se indique el material de cada probeta (una pista es el color y la otra es la dureza; entre las probetas hay aluminio, latón, bronce, acero inoxidable y acero 1020), y el diámetro de cada la huella, así como el cálculo de dureza. https://drive.google.com/file/d/1HS3ig0HW_4BqCIwSW25NzyCKwdPXVOzi/view?usp=sharing

Por orden de aparición en el vídeo: Material de la probeta

Acero inoxidable

Bronce

Descripción e identificación En el vídeo nos dan el dato de la huella de 0.5 mm respectivamente, siendo el acero inoxidable un material con un alto HB, por ende, bastante duro y resistente, con esto dicho, se descarta el aluminio para la probeta mostrada ya que el color se asemeja al aluminio, pero se trata de acero inoxidable. Característico color dorado de tono opaco del bronce, importante mencionar que el bronce es más duro y resistente que el latón, latón que es similar en apariencia al bronce, la huella marcada en el vídeo es de ±1 mm, y los resultados de HB del bronce rondan los 70-200 HB, haciendo los cálculos de HB para el dato EXPERIMENTAL de la huella nos da 76.25 HB, suficiente para decir que se trata de bronce.

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El valor de ±0.79 mm mostrado en el vídeo, asemeja a los dados en la tabla 7 para el acero, cabe recalcar que el color metálico un poco oscuro y la dureza del mismo se le relaciona a este material por lo que ya tenemos el cálculo de dureza realizado en el punto N2.

Acero

Equipos, materiales y probetas utilizadas: • • • •

Durómetro Brinell Identador ∅ 2.5 mm

Pesas 0,2 y 5 del durómetro

Seis muestras de material (Aluminio 2024-T6, Acero inoxidable 302, Bronce 90-10, Acero 1020, Aluminio 6061 y Latón fácil maquinado)

Normas de Seguridad y Precauciones: Para el manejo del durómetro es necesario tener estas precauciones: •

Manejar con cuidado el identador para evitar posibles golpes en la bola identadora.

•

Al realizar en el ensayo de dureza tener en cuenta las pesas correctas a utilizar en dicho ensayo.

•

Cuando se coloque la muestra a la que se le realizará el ensayo, hacerlo colocando la mano encima de dicha muestra para evitar golpear el identador.

•

Antes de realizar cualquier ensayo verificar que el durómetro esté debidamente calibrado.

•

Al aplicar la carga inicial en la probeta se debe girar con cuidado la manivela para evitar daños en el identador y evitar obtener datos erróneos en la medición.

•

Al accionar la palanca para agregar la carga adicional siempre se debe acompañar el movimiento de dicha palanca.

•

Después de los 10 segundos de haber aplicado la carga se debe subir la palanca.

•

Tener en cuenta que para retirar la muestra se debe girar la manivela en sentido antihorario.

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REFERENCIAS •

Sig.Aluminio. (2019). Aluminio 2024-T6 https://signialuminio.com/noticias/2024-T6-Aleacion-de-aluminio-barra-2024-T6.html

•

Ingenieria. Menanica. (2018). Acero inoxidable 302 https://ingemecanica.com/tutoriales/tabla_dureza.html

•

PHEMSA. (2018). Bronce 90-10 http://www.phemsa.es/?p=36

•

Aceros. Especiales. (2018). Acero 1020 http://www.acerosespeciales.net/aisi1020.html

•

Alacermas. (2017). Aluminio 6061 https://www.alacermas.com/img/galeria/files/aluminio/chapa_6061_aluminio(1).pdf

•

Electro. (2019). Latón fácil maquinado https://www.electrocome.com/p-1-71/LATON.htm

•

Fendalucia. (2011). Dureza de un material https://www.feandalucia.ccoo.es/docu/p5sd8631.pdf

CONCLUSIONES: Un ingeniero debe asimilar que, durante la medición de alguna propiedad mecánica de determinado material, es prácticamente imposible realizar una calculo perfecto, pues existen errores tales como: los Instrumentos de medición no se encuentre calibrado, errores realizados por el usuario como la mala lectura de la medición, errores ambientales Como se sabe las propiedades mecánicas varían con la temperatura, humedad, entre otros. pero, este tipo de error puede ser despreciable, puesto que las mediciones se realizan todas suponiendo las mismas condiciones ambientales.

Por ello, no podemos asegurar de manera confiable que las medidas tomadas corresponden a la dureza del material exactamente, sino estimamos cierta posibilidad que la dureza sea la medida, en igualdad de condiciones. En tal caso se puede decir que las medidas tomadas son aprobadas a pesar de ser solo iguales a las de referencia. Pero lo que si podemos asegurar es que el método usado es perfectamente utilizable para acercarnos a la dureza de un material.

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Podemos ver que en el punto N3, necesitábamos ver la dureza del material y el color, así como también las partes necesarias para reconocer de que material estaba hecho cada probeta usada, lo cual nos da como resultado un ensayo funcional, en el cual con un conocimiento anticipado podemos descubrir también que material es el que tiene ese valor de dureza. RUBRICA DE EVALUACIÓN Sesión de laboratorio 5 CIENCIA DE LOS MATERIALES, ciclo I/2021 Criterios de Desempeño

Porcentaje

Objetivos de la sesión

5

Equipos.53, materiales, probetas

20

Normas de seguridad y precauciones

20

Procedimiento efectuado

20

análisis de resultados (4 tablas)

25

Conclusiones

10

Informe en formato PDF

R 100

10-9

8-7

6-5

4-3

Nota obtenida

Describe Describe los Describe los Descripción completamente objetivos, pero objetivos de muy los objetivos en hay falta de forma deficiente de forma clara y claridad incompleta los objetivos precisa Lista Lista los Lista muy No lista completamente equipos, incompleta de equipos, los equipos, materiales, equipos, materiales, materiales, probetas en materiales, probetas probetas forma probetas utilizadas incompleta utilizadas Menciona en Menciona las Menciona detalle las normas de parcialmente No menciona normas de seguridad y las normas de las normas de seguridad y cuidados en seguridad y seguridad cuidados forma general cuidados Ejecuta el Ejecuta el El No indica el procedimiento procedimiento procedimiento procedimiento en detalle parcialmente es deficiente Analiza los analiza los análisis de No analiza los resultados resultados resultados resultados exhaustivamente parcialmente deficiente las todas las Hay conclusiones Carece de conclusiones son conclusiones son conclusiones correctas incorrectas parcialmente correctas Requisito, -10 % por hora de atraso NOTA

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