Informe N°1 - Ensayo de dureza PDF

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Objetivos:
● Conocer los métodos de dureza más utilizados en la industria.
● Determinar la dureza de diferentes materiales
● Conocer las equivalencias entre los distintos métodos de ensayos.
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PRIMER INFORME DE LABORATORIO LABORATORIO DE ENSAYO DE DUREZA

APELLIDOS Y NOMBRES:

PROFESOR: Sampén Alquízar, Luis Alberto CURSO-SECCIÓN: Ciencia de los Materiales - MC112 - B INSTITUCIÓN: Universidad Nacional de Ingeniería FECHA DE REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO: 28-03-2018 FECHA DE PRESENTACIÓN: 04-04-2018

2018-I

Facultad de Ingeniería Mecánica 2018-I ÍNDICE 1. OBJETIVOS

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2. FUNDAMENTO TEÓRICO

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3. PARTE EXPERIMENTAL

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3.1. EQUIPOS Y MATERIALES

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3.2. PROCEDIMIENTO

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3.3. CÁLCULOS Y RESULTADOS

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4. CONCLUSIONES

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5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Facultad de Ingeniería Mecánica 2018-I 1. OBJETIVOS: ● Conocer los métodos de dureza más utilizados en la industria. ● Determinar la dureza de diferentes materiales ● Conocer las equivalencias entre los distintos métodos de ensayos. 2. FUNDAMENTO TEÓRICO [3]: El ensayo de dureza mide la resistencia de la superficie de un material a la penetración por un objeto duro. Se han inventado una diversidad de pruebas de dureza, pero las de uso más común son los ensayos Rockwell y Brinell (véase figura 1).

Figura 1. Ensayos de dureza Brinell y Rockwell.

En el presente experimento, trabajamos con el ensayo de dureza Rockwell, este utiliza una pequeña bola de acero para materiales blandos y un cono de diamante para materiales más duros. La profundidad de la penetración es medida automáticamente por el instrumento y se convierte a índice de dureza Rockwell (HR). Se utilizan diversas variantes del ensayo Rockwell, incluyendo las descritas en la tabla 1. La escala Rockwell C (HRC) se utiliza para aceros duros, en tanto que para medir la dureza del aluminio se selecciona la escala Rockwell F (HRF), por ejemplo.

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Facultad de Ingeniería Mecánica 2018-I Tabla 1. Comparación de ensayos de dureza típicos.

Los índices de dureza se utilizan principalmente como base de comparación de materiales; de sus especificaciones para la manufactura y tratamiento térmico, para el control de calidad y para efectuar correlaciones con otras propiedades de los mismos. La dureza se relaciona con la resistencia al desgaste. Un material que se utiliza para fragmentar o para moler mineral debe ser muy duro para asegurarse de que no se desgastará o sufrirá abrasión debido a los duros materiales que maneja. De una manera similar, los dientes de los engranes en la transmisión o en el sistema impulsor de un vehículo deberán ser lo suficientemente duros para que no se desgasten. Generalmente se encuentra que los materiales poliméricos son excepcionalmente blandos, los metales son de una dureza intermedia y los cerámicos son excepcionalmente duros. 3. PARTE EXPERIMENTAL: Antes de llevarse a cabo la determinación de las durezas de las diferentes muestras brindadas se dieron previas condiciones del ensayo: 

El durómetro de Rockwell ATK previamente tuvo que ser revisado para ver si se encontraba calibrado o no, pues de no ser así se generarían posibles errores en las mediciones.



Como previa información se tuvo que saber las diferentes escalas de la dureza Rockwell que se iban a utilizar para las muestras correspondientes. Al igual, se tuvo que saber el concepto de carga y precarga en los ensayos del durómetro para poder

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Facultad de Ingeniería Mecánica 2018-I entender lo importante que es el tiempo de espera en la impresión del indentador, y no despreciando con esto las propiedades elásticas de los diferentes materiales. 3.1. EQUIPOS Y MUESTRAS: EQUIPOS Durómetro Rockwell marca Mitutoyo Indentadores punta de diamante y de bola 7 muestras metálicas en estado de entrega Lija

MUESTRAS Acero SAE 1010 Acero SAE 1045 (recocido) Bronce (70% Cu - 30% Zinc) Cobre (recocido) Aluminio Acero SAE 4140

3.2. PROCEDIMIENTO: a. Primero se elige la escala que se va a usar, la escala seleccionada aparecerá en la pantalla. b. El sistema nos indicará en la pantalla la carga que debemos usar, la cual deberemos ajustar mediante la perilla lateral. Asimismo, también estará indicado el tipo de indentador que deberemos usar. c. Colocaremos luego el indentador que se indicó previamente, pudiendo ser de bola o de cono de diamante. d. Colocamos la muestra en la plataforma del durómetro, y la elevamos usando la manija giratoria inferior hasta que haga contacto con el indentador y el durómetro emita un sonido de alerta. e. Esperamos entonces a que culmine el proceso de perforación hasta que aparezca en la pantalla el valor calculado. 3.3. CÁLCULOS Y RESULTADOS:

Material Acero SAE 1010 Acero SAE 1045 (Recocido) Bronce Cobre (Recocido) Aluminio Acero SAE 4140

LECTURAS DE DUREZAS Lectura 1 Lectura 2 Lectura 3 83.6 HRB 81.1 HRB 81.1 HRB

Promedio 81.9 HRB

91.4 HRB

91.0 HRB

90.0 HRB

90.8 HRB

96.3 HRF 73.1 HRF 92.1 HRF 34.3 HRC

95.3 HRF 72.8 HRF 93.7 HRF 34.7 HRC

97.2 HRF 76.8 HRF 93.0 HRF 34.1 HRC

96.3 HRF 74.2 HRF 92.9 HRF 34.4 HRC

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Facultad de Ingeniería Mecánica 2018-I (Bonificado) Ensayo de dureza Rockwell, en el equipo digital: De los datos obtenidos de las durezas de las muestras mencionadas anteriormente se procedió a compararlos con los datos de durezas investigadas en diferentes sitios web, libros y/o revistas (durezas “teóricas”)

Material Acero SAE 1010 Acero SAE 1045 (recocido) Bronce Cobre (recocido) Aluminio Acero SAE 4140 (Bonificado)

COMPARACIÓN DE DUREZAS Dureza promedio Dureza teórica medida 81.9 HRB 62 HRB [8]

% de diferencia 32.09 %

90.8 HRB

89 HRB [6]

2.02 %

96.3 HRF 74.2 HRF 92.9 HRF

96 HRF [9] 83 HRF [7] 92.4 HRF [10]

0.31 % 10.6 % 0.54 %

34.4 HRC

28 - 34 HRC [3]

1.18 %

4. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES: ● Se conocieron los diferentes métodos de dureza utilizados, siendo más específicos, el método Rockwell, este permite medir la dureza del material de una forma rápida sin cálculos complejos por resolver, ya que a diferencia del método Vickers, no toma en consideración la superficie que dejó como marca el indentador, sino solo la profundidad de esta. ● Hay muchos factores que influyen en la precisión de las medidas del durómetro; entre ellas el que la superficie esté libre de toda imperfección, la correcta calibración del instrumento, la acertada elección de la escala, y el respetar el tiempo en el que dejamos que la máquina deje impresa la huella del indentador. ● La dureza de las aleaciones de un mismo material se ve alterada únicamente por la cantidad de aleantes: mientras más aleantes posea el material, más distorsión habrá, y las moléculas del aleante buscarán llenar los espacios libres. Esto se comprueba con nuestro experimento, ya que el acero SAE 1045, al tener un 0.45% de Carbono a comparación del 0.10 % del SAE 1010, posee una dureza mucho mayor.

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Facultad de Ingeniería Mecánica 2018-I ● Se recomienda tener cuidado de no volver a tomar las lecturas sobre el mismo punto de la superficie que ya había sido compactado por el indentador, esta lectura tendrá una gran desviación respecto a las anteriores o a la dureza teórica. 5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: [1] Aceros Griñón (2015). Tabla de conversión de durezas y resistencia a la tracción. http://www.acerosgrinon.com/productos/utilidades/TABLA-CONVERSIONDUREZAS-Y-RESISTENCIA-A-TRACCION (Visitado el 31-03-2018) [2] Aceros Otero. Productos. Barras de Acero Aleado. http://www.acerosotero.cl/acero_aleado_sae_4140.html (Visitado el 30-03-2018) [3] Askeland, D. R. (1998). Ciencia e ingeniería de los materiales. Pág. 142-143. International Thomson Editores. [4] Cía. General de Aceros (C.G.A.). SAE 1020 y SAE 1045 - Aceros ingeniería al carbono. Pág. 3. http://repository.unilibre.edu.co/bitstream/handle/10901/7826/ VasquezTorresEdwinLibardo2013Anexos.pdf?sequence=2 (Visitado el 30-03-2018) [5] Especialidades industriales Kansert (2016). Conversor de durezas. http://www.kansert.es/index.php?option=com_wrapper&Itemid=30 (Visitado el 3103-2018) [6] Gordon England. Hardness Conversion Table. https://www.gordonengland. co.uk/hardness/hardness_conversion_1c.htm (Visitado el 31-03-2018) [7] Groover, M.P. (1997). Fundamentos de manufactura moderna: Materiales, procesos y sistemas. Pág. 60. Prentice-Hall. México. [8] Luchriher. Acero SAE 1008 y 1010. http://acerosluchriher.mx/portfolioposts/acero-sae-1008-y-1010/ (Visitado el 30-03-2018) [9] Suministros Técnicos S.A. (SUMITEC). Bronces UNS http://www.sumiteccr.com/bronce/B02.pdf (Visitado el 30-03-2018)

C-26000.

[10] ThyssenKrupp Materials Ibérica. Inoxidables y Aluminio. http://ingemecanica. com/tutorialsemanal/objetos/inoxaluminio.pdf (Visitado el 01-04-2018)

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