UNIVERSIDAD DE ORIENTENÚCLEO DE ANZOATEGUI ESCUELA DE INGERNIRIA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE MECÁNICA LABORATORIO DE INGENIRÍA MECÁNICA II Informe de la práctica Nº 2 ENSAYOS DE DUREZA BRINELL Y ROCKWELL Revisador por: Realizado por: Darwin Bravo Rodríguez Javier C.I.: 20.447.703 Sección: 04 Narváez Carlos C.I.: PUERTO LA CRUZ, MARZO DEL 2016 RESUMEN El segundo ensayo consistió medir la dureza directamente mediante el durómetro rockwell (ensayo de dureza Rockwell). esto se debe a que en la serie de cálculo para la dureza en el ensayo Brinell hubiese algo de incertidumbre. ya que se trabaja con decimales. INTRODUCCIÓN .Se realizó un estudio donde un material Acero (AISI 1040) fue sometida a diferentes ensayos de dureza. sin embargo el valor de la dureza Rockwell ya se obtuvo de inmediato. El primero ensayo consistió en imprimir varias huellas en la probeta con un durómetro portátil (ensayo de dureza Brinell). aunque por ese lado no debería haber tanto porcentaje de error se supone que el durómetro portátil haya perdido ciertas habilidades a través de los años. ya que los valores de dureza en el ensayo Rockwell se asemejan con los valores de dureza para un acero AISI 1040. El valor de la dureza en el ensayo Brinell se determina mediante una serie de cálculo. Como resultado inesperado se determinó que los resultados varían drásticamente. por lo que el ensayo de dureza rockwell es más recomendable que el ensayo Brinell. los diversos ensayos de dureza no ponen en juego estas fuerzas fundamentales de la misma manera o en la misma extensión. La dureza no es más que la resistencia que opone un cuerpo a la penetración de su superficie. también está relacionada con las propiedades elásticas y plásticas Aunque los ensayos de dureza son sin duda algunas funciones de las fuerzas intraatómicas. Aunque algunos ensayos de dureza parecen estar más estrechamente asociados que otros con la resistencia a la tensión. algunos parecen estar más estrechamente relacionados con la resiliencia. etc. y es un factor determinante en el rechazo y aceptación de los productos acabados o semi-acabados. o con la ductilidad. En vista de esto la dureza está limitada solo a comparación de las probetas unas con otras para rechazo o aceptación de la misma. OBJETIVOS General . así que ningún método para medir la dureza indica por sí solo ninguna otra propiedad mecánica.El ensayo de dureza juega un papel importante en la determinación de las características de un metal o aleación. Determinar las diferencias existentes entre los métodos utilizados. Específicos Determinar la dureza Brinell y la dureza Rockwell de probetas de Ácero AISI 1040 Identificar los equipos e instrumentos necesarios para realizar el ensayo. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ACERO AL CARBONO 1040.Estudiar la resistencia a la penetración de la superficie de dos probetas al aplicarles cargas determinadas. Comparar los resultados experimentales con los valores reales. . Conocer las ventajas y limitaciones de los métodos comunes de pruebas de dureza. Enseñar al estudiante a elaborar correctamente un informe técnico. pues los resultados de dureza quedan falseados cuando pequeños espesores son ensayados con grandes cargas. [2] ENSAYO DE DUREZA BRINELL En el ensayo de dureza Brinell el penetrador es una bola de acero extraduro de diámetro D. También puede expresarse de la siguiente manera: (2) La selección de las cargas. D. que se apoya sobre la probeta a estudiar.40%) para la mayor resistenc ia con respecto a las aleaciones de bajo carbono. Se templa bien. casquete esférico. aparece una huella de diámetro d sobre el metal. [3] .El acero 1040 tiene una alto contenido de carbono (0. es una función del espesor de la pieza a ensayar. Este es endurecible por tratamiento térmico. alcanzando una resistencia de 80 kg/mm2 y una dureza de 215-245 HB. La dureza Brinell viene definida por: HB = P/S (1) siendo S la superficie de la huella. y diámetros. ejerciendo sobre la misma una fuerza P durante un tiempo t dado.35%. [1] ACERO SEMISUAVE El porcentaje de carbono es de 0. P se expresa en kg fuerza y S en mm2. P. por temple y revenido se desarrolla una resistencia a latensión de 150 a 250 Ksi. Tiene una resistencia mecánica de 55-62 kg/mm2 y una dureza de 150-170 HB. [5] MATERIALES Y EQUIPOS 1. Si bien la palabra “durómetro” en el mundo anglosajón sólo se emplea para denominar al equipo para medir dureza Shore. habiendo posibilidad de medir dureza tanto a un caucho como a un acero.20 mm (Brale).30' y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0.Dureza Brinell: . Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16. y un penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120º +/.. el cual se utiliza para los materiales más duros. lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas. Existen distintos tipos de durómetros de acuerdo a las diversas familias de materiales.ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales.[4] DURÓMETRO El durómetro es un dispositivo de medición para determinar la dureza de un material. ¼ y ½pulg. 1/8. en Latinoamérica es ampliamente utilizada para identificar a todos los bancos de ensayo de dureza que existen. 2.1 mm Probeta de Acero 1040 Tiza. Durómetro portátil Capacidad: 750 Kg Penetrador de bola de tungsteno diámetro 10 mm. Probeta de Ácero 1040 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL A) Ensayo de dureza Brinell ..Dureza Rockwell: Durómetro Rockwell Marca: Wolpen Apreciación: 1 B Capacidad: 100 B Penetrador de bola de 1/16 pulg. Micrómetro Ocular Apreciación: 0. Se esperó que la aguja del disco medidor llegue al reposo. 3. Se leyó el número de dureza Rockwell en la escala roja del durómetro. a través de un sistema de palanca de carga. 12. Se seleccionó la probeta de acero 1040 Se aplicó una carga de 750kg sobre la probeta con un durómetro portátil Se repitió el mismo procedimiento dos (2) veces mas Se midió cada una de las tres (3) huellas hechas por el durómetro portátil con el micrómetro ocular a 20X B) Ensayo de la dureza Rockwell 1. Se buscó en la escala para Dureza Rockwell (ver anexos). Se seleccionó el penetrador de acuerdo al tipo de material de las probetas a estudiar. 10. 2. se aplicó una carga menor de 10 Kg. mediante un sistema de palanca. Se aplicó la carga de 100 Kg. Se ajustó el medidor en cero. 11. 7. Se graduó manualmente el calibrador de profundidad. la escala utilizada para esta prueba es la “B”. 9. tipo de aceros suave. Se elevó la muestra contra el penetrador hasta que se aplica una carga de ajuste. 6. Se seleccionó la carga (100 Kg.. 13. inmediatamente se quitó la carga. Se repitió varias veces los pasos anteriores en lugares diferentes de la probeta TABLA DE DATOS . se midió la dureza Rockwell (B) en la escala rojo del Durómetro. (1/16 pulgadas) 3. eliminando impurezas y desniveles en la superficie de la muestra. 5. penetrador (DIAMETRO) y Símbolo de la escala 2. Se colocó la probeta en el disco regulador del durómetro. 4. 8. la carga. el color del dial en este caso Rojo.1.) 4. 2 La tabla 1 Muestra las diferentes huellas que se observaron en la probeta con el micrómetro ocular a 20X.Tabla 1. La carga que se le aplicó fue de 750 kg.2 2. Datos obtenidos en los dos diferentes tipos de ensayo de dureza para una probeta de Acero AISI 1040. con una pre-carga de 10kg. Diferentes lecturas del diámetro de la huella dejada por el penetrador de bola en el ensayo de dureza Brinell Medida D1 D2 D3 Diámetro de la huella (mm) 2. la carga que se le aplicó fue de 100 Kg. Tabla 3. Lectura 1 2 3 4 Dureza (Rockwell B) 82 84 84 83 La tabla 2 muestra los diferentes valores de dureza obtenidas con el Durómetro en el ensayo de dureza rockwell. Tabla 2. Tipo de ensayo Penetrador Pre-carga Carga Huella Dureza . Valores de dureza Rockwell B obtenidos durante el ensayo.2 2. promediando el diámetro de las huellas en el ensayo Brinell y las durezas en el ensayo Rockwell. Valores de dureza de diferentes ensayos Tipo de ensayo Brinell Dureza(HB) 194.88 . RESULTADOS Tabla 4.2 mm - 10 KG 100 kg - 83 HB diámetro 10 mm Ensayo Rockwell D=1/16” La tabla 3 muestra los datos globales del ensayo de dureza.Carburo de Ensayo Brinell tungsteno de - 750 kg 2. véase ejemplo de cálculos.Rockwell B 156 El valor de dureza Brinell fue determinado mediante cálculos. EJEMPLO DE CALCULOS 1) Cálculo del diámetro promedio de huella impresa: d= d 1+ d 2+ d 3 3 Las medidas están tabuladas en la tabla 1. . El valor de dureza Rockwell fue determinado mediante una simple conversión. véase ejemplo de cálculos. 2 mm 3 2) Para encontrar la dureza Brinell se utiliza la siguiente fórmula: HB= 2P π D(D−√ D −d ) 2 2 Donde.22) =194. cuando deberían ser iguales ya que los dos ensayos se elaboraron de manera correcta.88 HB ≅195 HB 3) Cálculo de la Dureza promedio en el ensayo Rockwell HRB= HRB 1+ HRB 2+ HRB 3+ HRB 4+ HRB 5 n HRB= 83+ 84+84 +82 =83. sin .25 HRB ≅ 83 HRB 4 ANALISIS DE RESULTADOS De la tabla 4 vemos que la diferencia de dureza es considerable. HB: Dureza Brinell P: Fuerza Aplicada (Kg-f) D: Diametro de la Bola (mm) d: Diámetro de la huella en la superficie (mm) HB= 2∗7500 π∗10∗( 10− √102−2.d= 2.2+2.2+2.2 =2. sin embargo el decimal en dicha fórmula no debería desviar tanto el valor de dureza. ya que si de verdad arrojara estos 750 kg. se encuentra que la dureza comprendida para un acero semisuave es de 150-170 HB. Rodríguez Javier C. [2] Por otro lado la dureza Brinell dio un valor de 195 HB. También se presume que al pasar de los años el durómetro portátil ha perdido fuerza a la hora de descargar los 750 kg. el uso de decimales en la ecuación y la precarga que no se aplicó.: 20447703 ANALISIS DE RESULTADOS . la dureza tendría un valor mucho más cercano al real. desviándose del rango de valores de dureza para este acero. por lo que se presume que la precarga que no se aplicó en este ensayo haya influido mucho en el valor dado. este debería imprimir una huella mucho más grande que sustituyéndolo en los cálculos. Lo anterior dicho es en base a que el valor de dureza Rockwell B (156 HB) es bastante próximo al real. siendo la visualización de la huella un dato correcto. ya que si se revisa la bibliografía. ya que no se eliminaron ningunas impurezas superficiales a la hora de descargar los 750 kg.embargo a la hora de determinar la dureza Brinell puede que haya existido datos erróneos como mala visualización de la huella.I. Aunque los dos primeros factores no deberían ser de mayor importancia ya que se tomaron 3 medidas iguales. se puede creer que la persona pudo haber aplicado esta en forma muy rápida ocasionando un alteramiento en el diámetro de la huella. debido a que estos puede dar lecturas erradas.: . plana. Por todas estas razones es preferible usar el método Rockwell debido a que las huellas son más pequeñas que en el método Brinell. Todos estos factores que se analizaron tanto de la dureza Rockwell como en la dureza Brinell fueron debido a los siguientes factores como son: Se puede decir que la superficie no era completamente homogénea. Carlos Narváez C. pero tomando en cuenta que el material no asienta perfectamente sobre la base.I. El ensayo Brinell es muy fácil de realizar pero hay que tomar ciertas precauciones como no usar materiales demasiados duros porque la misma bola se deforma. Se hace una transformación de la dureza Rockwell a Brinell y observamos 83 HRB es igual 156 HB Y al compararla con la dureza Brinell calculada por la fórmula se puede observar que el valor es mucho más elevado que el equivalente de Rockwell. lisa y libre de cualquier tipo de rebaba. el tiempo de aplicación quizás no fue el más adecuado para este material. o el valor que se podría esperar en una comparación de Rockwell a Brinell. se puede notar que la dureza Brinell da un valor de 195 y la dureza Rockwell da un valor de 83 HRB. Al momento de aplicar la carga. las medidas podrían resultar errónea.Después de realizar los cálculos de dureza Brinell y Rockwell. : 20447703 CONCLUSIONES Los resultados de dureza son diferentes en cada ensayo . El ensayo de dureza rockwell B es más preciso y exacto en comparación al Brinell.CONCLUSIONES Los resultados de dureza varían considerablemente El durómetro Rockwell arrojó valores cercano al valor de dureza teórico del acero AISI 1040 El durómetro arroja resultado directamente El durómetro rockwell en comparación al Brinell es un poco más complejo. sin embargo no se necesita estar muy capacitado para utilizar el durómetro El durómetro portátil es más sencillo de utilizar. Rodríguez Javier C.I. La huella en la dureza Rockwell es mucho más pequeña que en la dureza Brinell y es más directa. Carlitos narvaez C.I. La dureza Rockwell se lee directamente del dúrometro.: RECOMENDACIONES Lijar y lubricar la probeta a la hora de aplicarle la carga de 750kg con el durómetro portátil. El ensayo Brinell No es adecuada para materiales demasiados duros. El material debe asentar perfectamente. La dureza Rockwell tiene la facilidad de que no necesariamente tiene que ser un especialista que realice el ensayo. ni demasiados delgaditos. . com/doc/54181125/Aceros-al-carbono [2] https://hullsstar. BIBLIOGRAFIA [1] https://es. Se debe de asegurar que el penetrador de bola a utilizar esté en óptimas condiciones.com/2012/11/07/acero-semisuave/ [3] http://www.html . Revisar la uniformidad de la forma de los indentadores de bola de ambos ensayos.scribd.wordpress. Se debe realizar los ensayos dureza con diferentes tipos de materiales para observar las diferencias y exactitudes de los métodos utilizados.upv. debido a que pueden estar deformados o desgastados por el largo tiempo de funcionamiento.es/materiales/Fcm/Fcm02/ptrb2_2_6. para así evitar errores en la medida. demaquinasyherramientas.com/herramientas-demedicion/durometro-tipos .[4]http://www.