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Laboratorio Calificado N.º 01:“ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL”Apellidos y Nombres:Docente: Asignatura: CIENCIA DE LOS MATERIALESSección: 13695RESULTADOS A OBTENER Probar la dureza de ciertos de materiales. Conocer los métodos y herramientas de que se utilizan para conocer la dureza de los materiales. Dis...

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Facultad de ingenieríaLima, 21 de septiembre del 2020

Laboratorio Calificado N.º 01:

“ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL”

Apellidos y Nombres:

Docente: Asignatura: CIENCIA DE LOS MATERIALES Sección: 13695

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Facultad de ingenieríaLima, 21 de septiembre del 2020 RESULTADOS A OBTENER 1. Probar la dureza de ciertos de materiales. 2. Conocer los métodos y herramientas de que se utilizan para conocer la dureza de los materiales. 3. Distinguir las escalas de dureza que se usan en los diversos materiales. 4. Aprender a usar el durómetro para determinar la dureza Rockwell Normal. 5. Hacer los cálculos de acuerdo a los métodos establecidos en la Norma ASTM 6. Hacer el reporte de laboratorio correspondiente de acuerdo a las recomendaciones siguientes

RESUMEN INTRODUCCIÓN En la vida cotidiana, los materiales sobre todo los de características metálica están sujetos a cargas o fuerzas, muchas veces estas cargas ocasionan que el material llegue a sus límites. Por este motivo es necesario estudiar las características y componentes del material, para poder realizar un diseño acorde con el uso que va a tener dicho material, de manera que no esté sometido a esfuerzos excesivos y se dañe el material. La dureza es una condición de la superficie del material, no representa ninguna propiedad de la materia y está relacionada con las propiedades elásticas y plásticas del material. Si bien, es un término que nos da idea de solidez o firmeza, no existe una definición única acerca la dureza y se la suele definir arbitrariamente en relación al método particular que se utiliza para la determinación de su valor. De esta manera algunas definiciones son ● ● ● ●

Resistencia a la indentación permanente bajo cargas estáticas o dinámicas (dureza por penetración) Absorción de energía bajo cargas de impacto o dinámicas (dureza por rebote) Resistencia a la abrasión (dureza por desgaste) Resistencia al rayado (dureza por rayado).

Por lo general, se entiende por dureza la propiedad que tienen los materiales de resistir la penetración de un indentador bajo carga. En este sentido definiremos dureza como la resistencia de un material a la deformación plástica localizada. En este informe realizamos unos ensayos de dureza Rockwell con dos tipos de materiales metálicos diferentes SAE 1020 Y SAE 1045.

Importancia de los ensayos de dureza

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Facultad de ingenieríaLima, 21 de septiembre del 2020 La aplicación del ensayo de dureza permite evaluar las propiedades de un material, tales como su fuerza, ductilidad y resistencia al desgaste. También le ayuda a determinar si un material o el tratamiento de un material es adecuado para el propósito deseado.

DESCRIPCIÓN DE LAS PRÁCTICAS Equipo y material para la prueba de dureza. El ensayo dureza consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Luego se le aplica durante unos 15 segundos una fuerza de 60 kgf a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del durómetro si se conoce el material.

Equipo: Durómetro Rockwell ZHR 4150   

Según ISO 6508 y ASTM E 18 Pre carga: 10 kg. Carga de prueba: 60, 100,150 kg Escala: A B C D E F G H K L M P R S V

Durómetro ZHR 4150

Indentador:

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Facultad de ingenieríaLima, 21 de septiembre del 2020 El ensayo de dureza Rockwell utiliza 1 de los 5 penetradores posibles:  

Cono de diamante Bola de tungsteno de 1/16", 1/8", 1/4" o ½

Procedimiento para utilizar el durómetro con los materiales 1045-1020.       

Encender el equipo. Instalar y asegurar el indentador en el equipo. Configurar la carga de equipo en la escala a 60kg F, Rockwell A. Centrar el material SAE 1020 o SAE 1045 en la base de la volante en dirección con el indentador. Girar las manillas de modo que el vástago roscado haga subir el material acercándolo al indentador hasta que éste empiece a tocar el material y muestre los resultados. Tomar el resultado que nos da el durómetro por la carga al material. Repetir cinco veces el proceso y tomar los resultados.

Materiales SAE 1020 Acero al carbono que puede utilizarse en estado cementado, templado y revenido o simplemente en estado calibrado. Por su contenido de carbono estos aceros se utilizan para la fabricación de piezas estructurales o de maquinaria de mediana resistencia con una gran tenacidad. Es fácilmente soldable con soplete o al arco.

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Facultad de ingenieríaLima, 21 de septiembre del 2020 SAE 1045 Es un acero de grado ingeniería de aplicación universal que proporciona un nivel medio de resistencia mecánica y tenacidad a bajo costo con respecto a los aceros de baja aleación. Frecuentemente se utiliza para elementos endurecidos a la llama ó por inducción. Este acero puede ser usado en condiciones de suministro: laminado en caliente o con tratamiento térmico (templado en aceite y revenido; templado en agua y revenido).

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Facultad de ingenieríaLima, 21 de septiembre del 2020

Desarrollo: Para desarrollar los conceptos necesarios para determinar de manera practica la dureza, se debe determinar la dureza tipo Rockwell.

1. Pulir y lustrar la muestra del material con lija de agua, procurándola dejar libre de suciedad para que logre acabado espejo. 2. Se enciende el durómetro 3. Montar el indentador al equipo Rockwell 4. Se determina la carga a aplicar del durómetro, alineando la perilla ubicada en una parte superior a una carga de 60 kgf. 5. colocar nuestro acero SAE1020 debajo del indentador 6. Girar el volante en dirección inferior, centrar la muestra, girarlo nuevamente hacia arriba hasta que indicador muestre tres marcas, después hará un sonido donde el durómetro calculara la dureza tipo Rockwell A. 7. Cuando aparezca la cuarta raya, el durómetro habrá calculado la dureza, se toman los respectivos resultados 8. para repetir el mismo procedimiento, se debe bajar el volante y acomodar el acero a un costado y volver a subir el volante 9. Después de calcular 6 valores del mismo material, se puede calcular el promedio y desviación estándar. 10. A continuación, repetiremos este mismo procedimiento con el material SAE1045, hallar 6 valores y dando 60.3 como último valor. Con esta experiencia nosotros pudimos determinar la dureza en este equipo con la escala Rockwell.

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Facultad de ingenieríaLima, 21 de septiembre del 2020 RESULTADOS El acero que presento mayor dureza fue el acero SAE 1045 en comparación co el SAE 1020. Esto es fácil de deducir puesto que el SAE 1045 tiene 45% de carbono y el SAE 1020 tiene 20% de carbono, y sabemos que a mayor porcentaje de carbono mayor dureza.

MEDICION DE DUREZA ROCKWELL HRA ENSAYO 1

ACERO 1020

DESVIACION ESTANDAR

CARGA:

60Kgf

xi -X

(xi - X)^2

resultado1 resultado2 resultado3 resultado4 resultado5 resultado6

49.6 46.4 49.2 47.8 46.9 48.4

1.55 -1.65 1.15 -0.25 -1.15 0.35

2.40 2.72 1.32 0.06 1.32 0.12

promedio de dureza

48.05

varianza

1.591

1.26

RESULTADOS PARA ACERO 1020 50

49.6 49.2

CARGA EN 60 KGF

49

48.4 48.05

47.8

48

46.9

47

46.4

46 45 44

resultado1

resultado2

resultado3

resultado4

resultado5

resultado6 promedio de dureza

RESULTADOS

7

Facultad de ingenieríaLima, 21 de septiembre del 2020

MEDICION DE DUREZA ROCKWELL HRA ENSAYO 2

CARGA:

60 Kgf

DESVIACION ESTANDAR xi -X (xi - X)^2

resultado1

59.4

-0.72

0.514

resultado2

61

0.88

0.780

resultado3

59.8

-0.32

0.100

resultado4

60

-0.12

0.014

resultado5

60.2

0.08

0.007

resultado6

60.3

0.18

0.034

ACERO 1045

promedio de 60.12 dureza varianza

0.54

0.290

RESULTADOS PARA ACERO 1045 61.5 61

61

CARGA EN 60 KGF

60.5 60

59.8

60.3

60.2

60

60.12

59.4

59.5 59 58.5

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1 do re

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2 re

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RESULTADOS

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CONCLUSIONES      



El ensayo Rockwell es uno de los más utilizados, porque no constituye una gran pérdida de material, incluso es posible reutilizar la pieza. Este tipo de ensayo es fácil de llevar a cabo, porque no implica mayores cálculos matemáticos y el resultado de cada ensayo se obtiene de la directa lectura del dial. El ensayo Rockwell es de amplia aplicación pues se puede utilizar tanto en materiales duros como blandos. Utilizamos 2 materiales para la prueba acero 1020 y 1045, obtuvimos 6 medidas para cada uno con una varianza mínima de 1.6 y 0.3. Se conoció y aprendió a utilizar una máquina de dureza Rockwell. Se logró determinar la dureza Rockwell en la escala A, en los materiales seleccionados en laboratorio. Por la rapidez y sencillez de los ensayos se pueden efectuar numerosos en muy poco tiempo y así verificar la autenticidad de los resultados.

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