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DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN DTJROMETRO

wrLLrAM f,ROCHEz MAPURAGABRIEL ZUÑIGA PAz

Trabajo de frado presentado corc requisi-to ¡nrcial para optar al título de Ingeniero Mecánico.

Director: Ing. ADoL,iFo LEoN @tfEz

,---..:--_ _-.__...<rt q

Hf ",Si,u#Lo"o

llllutuüilüluillillzuililB¡ é Tia

'ti

-i'l

CORPORAC]ON T'NTVERS I TARTA AMONO¡IE .,PN, OCCIDENTE

DIVTSION DE INGENIERTA

PROGRAMA DE INGENIERTA MECAT.TICA

t

\{-(.\s\s

\)

Calir 1987

6?0 ../,126

r6qje

Aprobado por eJ- Comité de Trabajo de Gra

do en ctrmplimiento de los requisitos exi

gidos'.¡rcr la Corporacion tlnlvéssitaria

Aut6noma de Occidente para otorgar al tí

tulo de Ingeniero l€cánico.

Dinector Jurado

Cali, jrurio de 1987

Ios

que

AGRADECIIIIIENTO

autores expres¿rn sus agradeci¡nientos a todas aqueJ_ras personas

prestaren su colaboraci6n para la realüación de este trabajo,

TABI,A DE CONTE¡IIDO

INTRODUCCTON

1. CALCULS DE LQS ETEMENTOS ESTRUCTURAI,ES DE IA }TAQUINA

1 .1 CAICTJLO DEL TORI{ILLO PRINCIPAL

1.1.1 Cálculo de los esfuerzos existentes en Ia rosca

1.2 CAI,CIIIO DE LA TLTERCA

1.2.1 CáIculo de los esfuerzos existentes en Ia rosca

1 .3 CAIC'ULO DE LA VARILLA QUE SOPORTA I,AS PESAS

1:'3.1 CáIculo de la varilla a tracción

1.3.2 Cálculo ¿1e los esfuerzos en la rosca

1.4 CATCULO DE LA BARRA PRINCIPAL

1.5 CALCULO DE LA PRECARGA DE .IO Kq.

1.5.1 Cálculo de la fuerza del resorte

1 .6 CAI.CIJLO DE LAS PESAS

1.611 Pesas para una carga de 150 Kg.

'1.6.2 Pesas para una carga de 100 Kg.

1.6.3 Pesas para una carga de 60 Kg.

,1.7 DIAGMMA DE F'UERZAS CORTA!trE Y MOMENTO FLESTOR DE LABARRA PRTNCIPAL

1 .8 CAICT'IO DEL RESORTE PARA I,A PRECARGA

Pás

5

5

I

't4

14

16

17

17

19

24

25

25

25

26

26

26

31

lv

1.9 CAI;CUIO EE LA POSTCION DEL INDICADOR DE CARATUDJI.'I

1.10 FLEXTON DE I,A BARRA PRTNCIPAIJ

1.10.1 Flexi6n en el punto donde vá el indicador

2. DESCRIPCION DE LA lrAQrrrNA

2.1 GENERAT¡IDADES

2.2 DESCRTPCTON DE PARTES

2.2.1 Penetrador

2.2.2 Anortigruador de aceite

3. RECOMENDACIONES

3.1 ESTADO DEL PENETRADOR

3.2 EXAETITUD DE I,A,6ARGA APLTCADA

3.3 APLICACION RAPTDA DE I,A CARGA-

3.4 ESTADO DE LA SI'PERFICIE^ DE I,A PROBETA

3.5 ESPESOR DE I.A PROBETA

3.6 FORITIA DE LA PROtsETA

3.7 SITUACION DE LA HI]ELLA

3.8 APLICACIONES T]PICAS

4. FT]NCIONA}üEÑTQ Y OPERACION

4.1 PROCEDI¡.II3NTO PARA OPERAR EL DUROMETRO ROCKTiIEI¿

Pá9n

35

35

36

38

38

39

39

39

42

42

43

43

43

44

44

44

45

46

46

5. APENDICE (TABI,AS} 48,

5.1 TABLA DE SEI,ECCtr9NAR PESAS Y TIPO DE PdNET¡ADOR

5.2 SI¡tsOIOS DE IA ESCA].A ROCE?{IEI.L

5.3 APLICAeIoNES TIPICAS

5.4 TAETQR DE CORRECC]ON PARJA DI'MZAS ROCKIÍELL MI.PROBETASCILINDRTCAS

5,5 EQUIVALENCIAS APrcXI¡,IADAS EI{TRF I,A RESISTENC"IA Y I¿'DUREZA DE IOS AqEROS A], CARBONO

6. I,ISTA DE MATERIAI.ES Y PI,ANOS

7. CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

Pág

49

80

51

52

54

55

6'l

62

vi,

FIGURA

FIGURA

FIGT'RA

FIGURA

FTGURA

FIGURA

1.

2.

3.

4.

5.

6.

FIGURA 7.

FIGURA 8.

FIGURA 9.

FIGURA 1 O

FIGURA 1 O

FIGURA 12

FIGURA 1 3.

FIGURA 14.

LISTA DE FIGURAS

Pás

Condicidn de sujecldn de columnas 7

Perf ll de Ia rosca l.del tornLlio 10

Dimensionado de la barra principaL 14

Zona A dé Ia barfa prinriipal l9

Zona B de la barra principaL 21

Diagrama de fuerzas del- peso propio en

laszonasAyB 22

Diagrama de fuerzas para Ia precarga 23

Diagrama de fuerzas para las pesas 24

Diagrama de fuerzas en la barra principa126

a) Diagrana de Fuerzas de Ia Seccidn A 28b) Diagrama de fuerzas de la secci6n B 2Ac) Diagrama de fuer4aq de la sección C 28d) biagrama de fuerzas de Ia sección D 28

a) Diagrama de fuerzas 29b) Diagrama de fuerzas cortantes 29c) Diagrama de momentos flectores 29

Posici6n del ind.icador de carátu1a 34

Flexión de Ia barra principal 35

Esquema del Durómetro

vii

38

^_'-': ' -^ _

LISTA DE TABLAS

Pás.

TABLA 5.1 Tabla de Seleccionar pesas y tlpo

de penetrador

TABLA 5.2 Slñbolo de la eFcala Rockwel_I

TABLA 5.3 ApLicaciones Tfpices

TABLA 5.4 Factor de cerrecci6n para durezas

..á2Rockwell en probetas cilfndricas

TABLA 5.5 EquiValencias aproximadas entre la

resistencia y Ia dureza de los aceros...

al carbono BE

TABLA 6.1 Lista de MaterlaLes

1,9

5:0

5:l

g4

viii

RESUIT{EN

Para el diseño y cálcuIo de esta máquina se analiza qué

elementos de l-a misma son los que tienen que ver con su

perfecto funcionamiento, como también qu6 características

especiales deben tener para conseguir su objetivo . Tam

bién se calcularon los pesos de las cargas para poder rea

lizar las diferentes clases de Dureza Rockwe1l.

En el capftuJ.o uno, se realizaron los cáIculos de los ele

mentos estructurales de la náquLna teniendo en cuenta el

punto de vista de rigidez y resistencia de materiales.

Es de anotar que no todas las piezas que componen la ná

quina fue:ron caLculadas y ésto se debe a que muchas de

sus partes están sometidas a esfuerzos mfnimos, por Io

tantor Do hay peligro de que estos elementos fallen.

En los capftulos siguientes se dá la descripci6p de Ia má

quina y una serie de recomendacl"ones que sirven para apro

vechar al máximo Ia máquina y prevenl.r posibles daños por

mal uso de élla. También se indica eI procedimlento co

lx

rrecto para realdzar pruebas en el Dur6metro Rockwell.

EL capftulo cinco 1o componen varias tablas que son de

gran ayuda para 1a utllizaci6n correcta del Durómetro.

Con estas tablas se puede escoger Ia clase de Dureza

Rockwel-l nás apropiada para un determinado material. Tam

blén nos indica qu6 carga y tLpo de penetrador se debe

uti Ii zax .

con estas tabras se puede establecer una comparación de

equivalencias entre Durezas Rockwell y la Resistencia de

los aceros al carbono.

Por úLtine en el capftulo seis se dá Ia lista de materia

les eopleados en la construccidn de1 Dur6metro, como tam

bién sus planos.

INTRODUCCION

El Diseño de la máquina de probar durezas ha sido produc

to de Ia necesidad de suplir los elementos de laboratorio

de Resistencia de Materiales (ensayos mecánicos) de Ia

C.U.A.O. La medición de la dureza constituve uno de los

medios más utillzados r por su rapidez y senciLlez, para

la inspecci6n y control de un determinado material- o pro

ceso de fabricaci6n. No obstante hay que tener en cuenta

gué, por 1o general, Ios tratamientos térmicos y los tra

bajos en caliente modifican Ia dureza de los naüeriáIes.,

por 1o gü€ r para poder juzgar el resultado de un determi

nado proceso, es preciso establecer los valores que en dicho proceso debe alcanzar la dureza. Existen muchos mé

todos para medir la dureza, que pueden clasificarse según

el procedimiento que se emplee, en, tres grupos:

Los que miden Ia dureza eIástica.

Los que miden Ia resistencia que oponen los cuerpos

corteoalaabrasi6n.

1.

2.

aI

3. Los que miden Ia resistencia gue oponen 1os cuerpos a

Ia penétraci6n. La máquJ.na que nosotros hemos dLseñado

es para medir l-a resistencia a la penetracj.6n. Este tipo

de ensayos censiste en aplicar y comprimír progresivamen,

te sohre Ia probeta, bajo Ia acci6n de una carga estática

conocidar un penetrador de forma determinada. La probeta

se coloca sobre una plataforma rígida, y la aplicación de

la carga se realiza mediante un sLstema de palancas. La

dureza se expresa, de acuerdo con el ensayo efectuado, me

diante un núrnero que es inversamente proporcional a ta

profundidad de penetración para unas condiciones de la

carga y deI- penetrador deterninadas.

Los procedimientos más utilLzados en ra medición de este

tipo de durezas son: Ensayo Brinell, Ensayo Rockwell,

Ensayo Vickers.

Como nuestro diseño corresponde al ensayo Rockwell, nos

ref eriremos a este tipo de uredición.

Er Ensayo Rockwell se basa en la medición de la profundi

dad de penetración, empleándose para su realización un

instrumento de lectura directa.¡

Los ensayos Brinell y vickers , en cambio requieren una me

dición óptica. Para el ensayo Brinerl, se debe nedir el

diámetro de ra hgella y para er ensayo vickers se deben

medir Las diagonales de la huerLa - En estos dos casos ,

después de efectuar 1a medición r S€ lreva este dato a una

f6rmula para calcular la dureza realizada.

La lectura dfrecta del nú¡nero de dureza Rockwel, 1 es posi

bre debido a la característica de ra apricaci6n de la pre

carga que asl.enta eL penetrador en ra pieza y establece

una referencia o posici6n iniciar a partir de 1a cual pue

de rnedirse La profundidad de penetraci6n bajo ra carga má

xima. El nímero lefdo en er indicador der Durdmetro debe

estar predeterminado por una designaci6n de escara, la

9u€r por mayor sinplicidadr €s una letra der arfabeto.Esta retra indica la catrga apricada y er tipo de penetra

dor utilizado.

ES út¿f cgngcef J.os factores que gobiernan la elecci6n de

J.a escala Rockwell adecuada. La mayorfa de las apricaciones están cubiertas por las escalas B, .(utilizando un pe

netrador de bola de 1/16., A y una carga de jOO kg) y tac, (enpleando como cuerpo de penetración un cono de diamante y una carga de 150 kS).

En este Dur6metro se puede apl.icar cargas de 6O, lOO y

150 kg y penetradores de bol-a de i/16,, de diá¡retro y pene

tradof de diamante esfero-c6nico de 120o.. por consj_quien

se gr&s c{ecl.nr R'ochu¡et\ A,B,c,D,F,6'

te se pueden efectuar ensayos de dureza Rockwell A, B, C,

D, Fi c.

CALCULO DE LOS ELEHENTOS ESTRUCTURALES DE LA IiAQUINA

1 .1 CALCULO DEL TORTILLO PRItrCIPAL

EI tornillo se trata

uso estará solicitado

compresi6n "

como una columna debido a que por su

únicamente por una carga axial de

Se utilizan las siguientes ecuaciones: (ref:5 pá5. 274)

Ecuación de Euler. Para Ia carga de una columna esbelta

de sección transversal uniforme

F = rr.2 EAN ( Le/k) Cuando: Le/k)lZO (acero estructural)

Ecuación de Johnson. Para columnas

das y sección transversal constante.

de longitudes modera

F= SyAN

( acero

[,- sv (Le/x)2

LEructural )

Cuando 30 < (te,/k) ( 12O

:"t

Donde:

fi= Carga segura, en Kg.

f,= ¡¿6duLo de elastLcidad = 2.1x1o4 xg/mm2

A+ Area de la secci6n transferida al- diámetro interiordel tornillo, en .*'

(= Radio mínimo de giror €. mm. (= \Jtro, para el tornJ.

llo t(= D/ 4

f= Momento de inercia mínima alrededor del eje de frexi6n4en mm

p= Diámetro del tornirro en ra parte interiorr €n ,nm.

Sy= Lfmite de fluencia, en Kg/^ 2

lil= Factor de seguridad

L/K= Relaci6n de esbeltez

üa relación de esbeltex determina cuando debe usarse ra

ecuación de Euler 6 Ia de Johnson.

f,= Longitud de Ia columna en mm.

Le= Longitud de la columna afectada por er coeficiente de

rigidez que depende de los extremos sobre los cuares

se soporta la "Jr,rrr,".a) Extremos articulados

b) Extremos empotrados

c) Un extremo empotrado y el otro articuladod) Un extremo empotrado y el otro libre

,h,

,/--lq

Le' 2LrFIt,t,l

It\

IF

b) c) d)

FIGTRA 1. Condici6n de sujección de columnas

Para este caso se toma el riterar (d), un extremo empotrá

do y el otro libre, entonces:

Le=2L

Como las fuerzas externas que actúan sobre la máquina es

tán perfectamente determinadas y en base a ras suposicio

nes hechas r s€ adoptan los siguientes criterios para 1os

factores de seguridad recomendados por los textos usuales

de cálculo de elementos de máquinas.

a) Para pandeo por compresión '(columna) 3< lq (lo

b) Para flexión xD1 .2

Después de hacer un buen número de iteraci.on€s r'para bus

car el- -diár4et¡¡o del tornirlo i 'tiatando de rograr' un f aótdr

de seguridad apropiado para este tipo de elemento, se ha

seleccionado un tornilJ.o de rosca trapecial

La fuerza máxima gue ejerce er penetrador sobre er torni11o es 150 Kg pero se asurnió una fuerza F=21oKg, teniendo

en cuenta el pesq de un querpo aI cuaL se Ie vá hrrrealizarun ensayo de dureza y eI peso propio det tqfnillo,

Dato s :

I,ongitud det tornll"lo 4OO mm. = L

f.= 4OO mm. Le= 2T,=2x4OO = 8OO mq.

F- 21Q Kg. A = TtD2 *= D

E- 2.1x104 Kg/* 2

Si P= 19mm.

l(= 19 = 4 .7 5 I,e= 800T - ms = 168'4

'168.4 120 entonces se utiliza la ecuaci6n de Euler.(f.e)2 = ('t68.4)2 = 2g365,6

K

A= Tr (19)2 - 283.54

f= Í2geN ( Ue,/r) 2

2]i[= Tf EA

I (t e/r)'

N= Tf2x2.1x104x283.5 = 9.B7,1O (28365 ,6)

N- 9.8 Factor de seguridad

1 . 1 . 1 Cálculc! de'--bs' esfi¡erZoe .existentes en la rosca del tornillo

I

Esfuerzo cortan.te medio e:n Ia rogca

7 = Z, ref,¡ 4 pá9, 285fIAH

Donde:

!r= fuerza¿iaxial que actúa eobre et to,rniLlo

!= Diámetro interior de Ia rosqa del- tornillo

H= Altura de la tuerca

EL factor de seguridad debe;ser grande (N 2) , pgrque se

e s tá eüponiendo eque . I a :.c ar gai- e s tá :1-d i g trá-buída l.uni f ounenen

üe á^1o largo de la altura H de la tuerca.

lrJ= 0.5 SY - ^ *1_-_7_ _l .\

séta ecuación se basa en la teoría de máximo esfuerzo cor

tante .

Para el tornillo se reemplaza en la fdrnuLa (con b=diáne

tro interior del tornillo)

Para-. la tuerca se reemplaza en la f6rmuLa (con D= .diá¡re

tro mayor de la rosca de Ia tuerca roscaf

Hay que determinar eI material a construir eL to-¡rnlllo y

determinar eI Sy para en Ia ecuacidn *1 verificar eI fac

tor de segurldad.

üateriat- A1 S 1 1 045 Sy= 35 Xg/mm2

Altura'ide Ia tuerca H = 20 mm (asunida)

T= ?*?!o ^^Tl x19x2O

N= o'5x35 = 49 Factor de seguridado .35

Hrll¡fod au¡onomo & 0c$ffiStd{il !¡U¡trm

Esfuerzo de aplastamiento en 1a rosca

=4PF|Fp= ref,:3Pá9.2e6It u (oe2*o2)

Donde ¡

De = Diámetro éxte:rior de 1q rosca (¡lm)

D = Diámetrp interior de La resca (m¡l)

P = Paso de la rosca (¡Sm)

Ee+,, 21 mm

D = 19 mn

P=2mm

fp = - 4x2x21o

fix2O (zt2-zsz) = o.3342

El factor de seguridad debe ser qrande porque la carga

realmente no está uniformemente distribuida sobre 1a cara

de las roscas:.debido a la flexión de los hilos

N=syOp

N = 35 = 104.7 Factor de segurldado .3342

10

E.sfuerzo de flexi6n en Ia base de Ia rosca

El esfuerzo de flexi6n en la

considerando que la rosca es

proyectada desde el- núcLeo.

[= 3rh)

TTN Dm b-

base de Ia rosca r s€ calcula

una viga corta en voladizo

de espiras sometidas a carqa

Donde:

N- H = número(P+1 )

Altura

Ancho

20=2+1

6 .66

1 mm.

total deI hilo

de la secci6n de la

6.66

rosca en el núcleo

h-

!=

lrf =

|f=

|¡=

FIGUBA 2" Perfil de La rosca

f= O.634P

f= O.634t2

f= 1.268 mm.

deL tornillo

11

Ál*J ,Ltg 15o= x

'l

x= tg150 = Q.26

2x= 0.536 mm.

!= 2x+f

!= 0 .53 6+1 .269

!= 1.83 mn.

0:= 3x21ox1ITx6. 66x2Q(t,eS¡ 2= 0.45 kg/m^2

CáIculo del factor de seguridad.

N= Sytr

|i[= 35 ='77.7o.45

Conclusión: La rosca es trapecial y De= 21mm.

Normalizando Ia rosca tenemos:

De= 22 mm.

!= 20 mn.

!f = 20 mm.

según los cárcuros el-aborados anteriormente, se puede

L2

ver que er diámetro del tornirlo es 22 mm. pero como és

ta es una máquina de medlci6n donde ro que se necesita es

l-a retenci6n de la precisión, para que con el tiempo, €Idesgaste sea r¡f nimo, como tarnbién es necesario que 1os

erementos praporcionen mayor rigidez y capacidad en e1

sistenar per Lo tantor s€ ha optado por hacer el tornilrode aproximar La probeta o pieza a medLr de un diámetro de

45 m¡n. Con este diámetro seleccionado se tj.ene las siguientes ventaj as :

1 .'l .1 .1 Durabilidad del tornillo y Ia tuerca

Al" aumentar et diámetro se aumenta el área de contacto en

tre eI tornillo y la tuerca.

1.1.1,2 Tornlllo cen buena estabilidad

cono er tornillo es de un diámetro mayor que er calculado,entonces se tiene más áiea en la superficie de Ia base

der tornlllo, garantizando que no se produzcan vibraciones tan artamente perjudiciares en este instrumento.

1 .'l .I ,3 Mayor Area para colocar yunques

como entre eJ. extrerno ribre del tornilto y el- penetrador

va la pieza a probar, entonces se hace necesario de un

t3

soporte (yunque) que tiene una superficie y un espigo

que penetra en eI extremo del tornillo por 1o tanto, debe

ser 1o suficientemente amplio para garantizar un mejor

apoyo de Ia pieza.

Datos deI tornillo trapecial

Diánetro exterior = 45 mm.

Peso 4 mrn.

"J.2 CALCULo DE I.A TUERCA

como el tornillo trabajo a bajas revóluciones lo más reco

mendabre es que er material de ra tuerca sea fundicióngris, además como Ia fundici6n gris tiene excelentes pro

piedades de resistencia ar desgaste ésto es muy favorablepara Ia durahilidad de la tuerca.

1.2.1 cárcuro de ros Esfuerzos existentes en ra rosca de

Ia tuerca

Esfuerzo cortante medio en la rosca

T=ztTfD H

Donde :

p= 21O kg.

P= 45 mm.

!f = 22 mm.

t4

Su=

-t_t-

lil =

)21 kg/mm.-

2x21Q kE. _IT¡¡ 45mm .x22mm.

lrJ =

Esfuerzo de flexión

fr= 3 Fh

rN pm b2

Donde ¡

|¡= 2 mm.

fitv= H/ (p+1)

P= 4 mm.

Dm= 43 mm.

FIGURA 3 Perfil

P= 0.634 P

E- O.634x4

f= 2,536 mm.

!= 2x+f

!= 1.07+2.53

!= 3.6 mm.

O.135 lrg/^ 2

= 77.7

en la base de Ia rosca

de la rosoa de ta .tüeúca

0.5 sU \aT'O.5x21 kg/mm2

0.135 kg/^ 2

15

A1ül-'J r l*

tg l5o= X

2

X= tg 15"x2

x= 0.5358

2x= 1.O7 mm.

lif = 22

(4+r)

I{= 4.4

f=3x2lOkgx2mm

= 0.1635 kg/^ 2

lfx4.4 x 43 mmx (3.6)' ^ .'

lif= Número de espiras sometidas a carga

CáIculo del factor de seguridad

N- suC

gt= 21

0.1639 = 129

1.3 CALCULO DE LA VARILLA QUE SOPORTA LAS PESAS

Esta varilla tiene un diámetro de 6 mm. qon una rosca en

una punta y un escaronado de 5 mm. de diámetro en ra otra

16

punta, entonces el diámetro crítico es 5 mru

1 .3,1 cálculo de la yarilla a tracci6n

Acero plata ( cornercialmente se censigue yarillaMaterial =

calibrada y

Resistencia

fad = 0-rN

)A= TIxD-

4

6id= 12 kg19.6

Factor de

¡ec ti fi cada )

a la tracción 60-70

Donde:

6id= Tensión de rotura

0-C= Tensi6n de rotura

N. - Factor de seguridad

0id= p

Á'

P= Carga aplicada = 12 kg,

8.79 kg, pero se asumió P=l

que la carga no se deposite

Kg/mm2

tracción admisible

; fra ccóón

La carga máxima aplicada es

2 kg, porque hay posibilidades

s.uayemente en Ia varilla.

-2omm

= 98

N= 6-r

fro'á

ala

a--Ia

A = TIx524 = 19.

2 - 0.61 kg/^m2mm.

seguridad ¡t=60 kg,/nm30:6T ks/ñ'

1 .3.2 CáIculo de los esfuerzos en Ia rosca

Rosca De=6 4lm

Paso = 1 mm.

17

p= +.60 (tab1a de roscas) ref: 2 pág. 27O

!r= 12 kg.

lf= 4.O nm.2sy= 35 kg/mm-

Esfuerzo cortante (l)

T= ztTTD H

7 = 2x12 kg = 0.415 kg/ran2Ifx4.6 mm.x4. Omm

|if= o'5= sY > 2 Factor de seguridad7'|if= O.5x35 kglnnl- = 42-14

0.41 5 kg/mm"

Esfuerzo de aplastamiento en las roscas

(fn = -4PF.-flxHx (De'-D')

G= 4x lmm x 12 k9r = -0.257TIx 4. o mm (o2 -a. e2 ) ^^2

]i[= Sy6-9

)!if= 35 kg'lmm-- 135.9 Factor de seguridado.257

Esfuerzo de flexi6n en Ia base de Ia rosca

0-= 3 Fh

IIN Dm b'

|¡= 0.6945 x P

!¡= 0.6945 mm.

Dm= 5.3 mm.

!= lmm.

l_8

|jl= H

P+

!if= 4. O

22.00 Número de espiras sometidas a flexión

kg/m^2

[rf =

0i-= 3x12x'0,6945O,75

\J=

f1x2.00x5. 3x1

$rc

)35 kq/mm-+ =o.75 ? 46.6 Factor de seguridad

con los resultados elaborados a ra varilla que soportal.as pésas:se tiene que ra varirla puede ser de un diáme

tro menor pero para hacer esta varilla un poco más fuertey evLtar posibles torceduras se ha dejado er diámetro de

6mm. calculado anteriormente.

,1 .4 CALCULO DE LA BARRA PRINCIPAL

Después de haber efectuado un trabajo muy dispendioso se

ha logrado obtener Ia forma idear de ra barra que soportalas cargas, esta forma es como sigue:

barra principal.

L9

Unhrnidod aulunomq de Oc¡idcnlr(¡¡riÁ¡ l¡hl¡ñr.ñr

FIGURA 3 Diuensionado de la

Esta barra está dividida en 3. partes o zonas:

La parte

que hace

(A+B) se

el punto

A efectúa una fuerza sobre Ia probeta igual a la

la parte B, por 1o tanto Ia suma.:dé eStos Fesos

puede considerar como una carga concentrada en

donde va el penetrador.

La parte C por BEr de una sección constante su peso es una

carga distribuida y se puede considerar como una carga con

centrada en la mitad de esta parte (zona C).

Dimensionamiento de zonas A y B

Con estas dinensiones se quiere igualar las fuerzas que

producen eI peso propio de estas dos zonas sobre la probe

ta, para asl situarla sobre eI penetrador.

Dimensidn de zona A

FIGIRA 4 Zona g de la barra principal

20

r--'-1

EVx1=

1 369

^2zmm

= 54 16 mm2

1 2 .8 mur.

1 .1 **'

16 mm3

fl= Area

A1= 18.2 x 17 = 309.4

Vl= 309.4 x 1O.7 x I =

A2

\,r= Volumen2

mm

fg

X=

[=

A2=

Y2=

A2'

66'21

31.36 **2

.7x)=67

52c = fiT

2x2_=2

= 7 .8x7

7 . t.g 52"

8.96 mm.

8.96 x 7 _

2

31.36 x 10

10 tg 52e

64x7O.7x2 =

x1 =

Y2=

A4=

IA2= 12.8x10 2=o4mm,2

-3omm

V4=

V6=

2x1O.7x2 = 42.A md3

54 ,6x1O .7x2 = 'l 168 ,44 mmA6

A5

EN21

A3

A5=

X3= 7.8 2

A3= 3.24 x

Dimensión de

= 2,.56 mm

FTq'RA

A7

A9

Zona B de Ia barra

A'1= 31.3 6 mm2

)A9- 17 D- ,n-trl'

As= tT(1o.2)2 /2

l*rr=l

t;tINJprircipal

Y7=

P= 1O .2

A8 A8- 17x

V9=

V8=17x 31.6

40.85x17=693,6 mm3

[-t]- 2,56

2 - 6.48

Zona B

= 3.242

mm

= 40.85 .*.2

V5= 2.56 x 1O.7x2 = 54,78 mm

V3= 6.48x 1O.7x2=1 38.62 mn3

]'

31,36x31.6=990.98 mm3

V8=537.2X.

22

Diagrama de fuerzas

FIGJRA 6 Diagrana de fuerzas

Hl=0 + (2.9 Ya) + (13.9

(22.1 v6) - (22.38 v3)

(2.9 v7)

del peso propio en las zonas A y B

1v2') - (9.1 v1) - (19.9 vs)

(24.s v4) + (x v8) - (1.7 vs)-2

Nota: Todos estos volúmenes se deben murtiplicar por elpeso específico' pero como es una igualdad, entonces estefactor se pasa al otro miembro y quedará cancelado (anura

do).

Ml=0 = (2.9X671.1) + (13.9x1369.6) - (9.1x6621 ,16)( 1 9- 9x54- 78) - (22.'lxl 1 68,44) -22.38x138,67) -24,6x42.8) +

(xx537 .2x) - ( 1 .7x69 3.6) -2.9x990.98)2

0=-6 6284,g2 + 537 ,2 X22

268.6X2 = 66284rg2 X2 = 246,7g

23

X = 15.7 mm.

El peso de Las zonas (a+s) es¡

\,r= Vl - v2 - ur' * v¡ + v4 * y5 +

Vg = 537,2 x Vg = 537,2 x 1517

ve - v7

8434

*vg3nn

Vg

\,7= 6621 ,16-671 .1-1369,6+1 3 g ,67+42.9+54 ,79+1169 ,44-ggo, gg

+8434-693,6

\,r= 127 34, 6 mr3

Volu¡nen = O,O127346 dr3

Peso espeiífico= 7.95 kg/dm3

Peso zona (a+S) = 0.0127346x7.85 = 0.1 kg Peso=O. 1 kq

Peso de La Zona C

VoLumen=17x18x265.5

Vol= A.078489 dr3

Peso especffico del

Peso de la zona e= 0

1 .5 CALCULO

FIGURA 7 Diagrrarna

A'= Peso propio

P= Fuerza de1

= 78489 -,n3

acero = 7.85 kgrlam3

.078489x7.85 = 0.616 kg.

1O KG.

de fuerzas para

de la barra =

resorte en Kg.

J.a precarga

0.616 k9.

24

1 .5.1 CáIculo de Ia fuerza deI resorte

Ml = Q= -(18.2x9.9)+l

Q= -8O,7A+198-7 F

198.7 F = 80.78

f= 80. 78ñ 0.406

En este probador

g?s, estas cargas

1 61 .4xO.6 1 6) + ( 1 98. 7xF)

o sea que colocando un resorte cob una fuerza de 0.406 Kg

en Ia distancia indicada en el diagrama de fuerzas se ob

tiene Ia precarga de 10 Kg.

1 .6 CALCULO DE I,AS PESAS

F- 0.406 Kg.

de durezas se utitizarán 3 tipos

son de 150 kg, 100K9 y 60 Kg.

de car

1.6.

0

Para una carga de 150 k9.

FIGURA 8 Diagraura defuerzas para las pesas

0.616 k9.

0.406 Kg.

[=

F-

25

Ml = Q = -(18.2x149.9) + (161 .4x0.616) + (198.7+0.406)+

(289.7 w1 )

Q= -2548.08 + 2A9.7 wl

289-7 *1 = 2548.08 Para 150 k9.

W. = 2548.08'I

-

= 8-795 *., = 8.795 kg.289.7

1.6.2 Para una carga de 100 kg.

"l = Q = -(18.2x99.9)+(161.4xo,616)+(198.7x4o6)+(289.7w2)

Q= -1638.09+2897W2

289.7w2 = 1638.09

wz = -1638'09ñ = 4.65 Para 1 00 k9. w 2=5,65K9.

1.6.3 Para una carga de 60 kg.

tl = Q= -(18.2x59.9)+(161.4x0.616) +198.7x0.406)+(289.7w3)

e= _910.09 + 299.7w3

289.7V13 = 910.09 W^= 910 no"3 ffi = 3.14

Para 60,k9.. w3 = 3.14 kg.

1.7 DIAGRATIIA DE FUERZA CORTANTE Y }IOMENTO FLECTOR DE LA

BARRA PRINCIPAL

26

A

F

FIGURA 9 Diagranra de fuerzas en la bar.ra principal.

= 0.616 kg.

= 0.406 k9.

t'1=0= ( 0. 6 1 6x1 43 .2) +( 0. 406x1 80. 5 ) + ( 8. 8x27 1 .5) - ( 1 8. 2 na)

18.2 Ra = 2550

RaF-t(--ltl

Vab = -14Q

l{ab = -140

Para X

k9

X

= 18.2

-140+150 = 10

-140x+150(x-182)

Ra = 2550ffi = 140 .1

XentreOy18.2

Mab = +2548 lig nn

Vbc = l0 kg.

Ra = 14O kg.

")

Ra

Ab)

Vbc

Mbc

27

Mbc = -140x + 150x -2730

*,-tu,+l

X entre 18.2 y 161.4

Para X=18 .2 llbc= (182 . x 1 0 ) - 27 3O=-2548 kg mm.

Para X=161.4 Mbc=(161.4x10)-2730=-1 116 kg mn.

Vcd = -140+150-0.616 = 9.384 kg.

Mcd = -140x+150 (x-18.2)-O.616(x-161.4)

= -140x+150X-2730 - 0.616X+99.42

Mcd = 9.384x-2630.5

X entre 161 .4 y 198.7

Para X=161.4 Mcd= -1116 kg.mm.

Para X=198.7 Mcd=(9.384x198.7)-2630.5=-765.9 kg mm.

Vde= -140+150-0.6'16-0.406 = 8.8 kg.

Mde= -1 40x+150 (x-18.2) -0.616 (x-161 .4) -O.406 (x-198.7)

= -1 40x+l 50x-2730-O. 6l 6x+99.42-0.406X+80. 67

Mde= 8.8X - 2549.4

x entre 198.7 y 289.7

Para x = 198. Mde = -765.9 kg mm.

Para x = 289.7 Mde = 0

9

2a

(¡-rgs¡)

d)

FIGURA 1 O

a) Diagrama de

b) Diagrama de

c) Diagrama de

d) Diagrama de

fue rzas

fue rzas

fue rzas

fuerzas

de la

de la

de la

de la

sección A

Sección B

Sección C

Sección D

thlrdad Aulonomo da &ddcntc

Scción liblioleco

29

{:

Diagrama de Fuerza Cortante

t40 Kg

DJ-agrama de Momentos

-2619 k9 nrm

a?9 q

teb

765 kg rn vn

:fft6 tg mm

A)B)c)

Diagrarna de fuerzasDiagrama de'fuerzas cortarrtesDiagrarna de moaentos fleetores

9.4ot k9

- tloRg

FIGURA 1 1

30

1 .8 CALCULO DEL RESORTE PARA IJA PRECARGA

Este resorte se utlliza en esta máquina con eI propósito

de ejercer una fuerza y mantener dicha fuerza entre dos

partesrgue son ¡ eI penetrador y J.a probeta.

Datos:

Resorte helicoidal de extensión

Material: Alambre de Música

ASTM A 228 SAE 1 O9O

P= Fuerza deL resorte = 0.406 kg

= Deforrnaci6n = 3 cm (asumida)

En los cálculos se util izatá,n las siguientes ecuaciones:

Ref: No.3 pág. 236 y 237

Ss = KxSxFxDm

-.-Tl DLr"

K= 4C - 1 ¿ 0.6154c-4 c

C=DmDr.t

Ssd= 0.405 Su (para servicio ligero) ref: 3 páS. 760

Su= 15420ñsa (0.01(Dw<0.63s) cmDwt'

Donde:

Ss= Esfuerzo máximor €D kg/cm2

l(= Coeficiente de WahL

P= Fuerza de1 resorte, en kg

31

EI factor K, es un factor de correcci6nr se utiliza para

tener en cuenta el efecto de la curvatura y también para

tener en cuenta el esfuerzo de cizalladura provocado por

1a fuerza F. EI factor C, indica Ia: seyg¿idad del doblez

que se ha hecho aL alambre para producir el resorte.

Cá1cu1o

Co¡ro son varias la inc6gnitas, eI cálculo-de resortes in

plica ordinariamente una soluci6n de tanteo, €rr la que ha

brán de admitirse algunas repeticiones.

Dm= Di árne t ro

Dw= Dl"ámetro

C- Indice de1

Ssd= Esfuerzo

Su= Esfuerzo

nedio de 1a

del alaobre,

re so rte

de cálculo

de tracci6n

)(adurisibl-e) , en kg/cm-

máximq

espirar €D

en cln

cm

cm

Q= 2.4

-

)A0.1

t(= 4x24-1Trffi.06x8r0 .406x2.4

Se asume: Dm= 24 mm

D!d= 1 nm

Q= Dm

Dtt

(= 4C-1?ñ,]_-a +

Ss= KxSxFxDn

2.4

0.1

0,615c

Ss= 1

+ 0,61 524

=2630 .1

= 1.06

)kg/ cm-irl ow3

Ssd= 0.405 Su

15420su= ;;b-Js'a

rf (0.1)3

(para seryicio J.igero)

srr':'l!4J9-0,rs 4 = 21sB2,g

= 8903 ug/cmzSsd = 0.405x21982.8

32

Este diámetro del alambre resulta muy gruesor s€ debe es

coger un valor menor.

Se asume z Dm=2.4 cm.

Dw=O.08 cm

C= 2.4 = ?o0. 08

l(= 4x30-1 0.615 1.O44x3o-4 - E- =

Ss= 1 .04x8x0 .406x2.4 )ffi = so4o-1 ks/cm'

s¡=,!54?O- .-._ E 22751,-^(o.og)u' r)¿¿

Ssd= 0.405x22751 = gZ14 Xg/cm2

Hay gue disminuir el diámetro det alambre

Se asume z Dm=2.4 cm

D2= 0.06 cm.

Q= 2.4ól-6= 4tu

l(= 4x4O-1 0.615. 1.03w4 - =¡-

Ss= 1 -O3x8xO .4O6x2.4 I 183 Z l<g/cn2m=su= 15420 ^., = 237g2

".154 -(0.06)"SSd= 0.405x23782 = 9631 kg/cm2

Probando con este diámetro de alanbre se tiene que el es

fuerzo admisibre es menor que er esfuerzo inducido y por

consiguiente este alambre es inadecuado.

Se asume: Dm= 2.4 cm

33

Dw= 0.07 cm

Q= 2.4- ffiz = 34'2

(= 4x34.2-1 0.615 1.04m=M=tS"=@=7523.4k7/cm-

n (0.07)3

Su= 15420 r,.154 É 23224Iilló7) ''

SSd= 0.405 x 23224 = 9405 Xg/cmz

Como Ssd ) Ss entonces eI diámetro satisfactorio del alam

bre es 0.07 cm (0.7 mm)

CáIcu1o del

Se emplea Ia

J= I F ot3

número de

siguiente

NcG Dw4

\4NC= O G Dw-8FDm3

Donde:

Nc= Número de espJ.ras activasId= Deformaci6n = 3 cm. (asumida)

F== Fuerza del resorte = 0.406 kg.

G = uódulo de rigidéz'a.,:tors'i6h -- g.4x

Dm= Diámetro medJ.o de Ia espira = 2.4

Ds¡= Diánetro del alambre = O.O7 cn4ANc= 3x8.4x10" x (0.07)=

-

t.JJ8.0.406x (2.4) r

espiras activas

,ecuación (ref: 3, páó. 24O)

l 05 kg/"m2

cm

NC= 'l .35 (espiras activas)

34

1 .9 CALCULO DE LA POSICION DEL INDICADOR DE CARAIIULA

Como un punto

vá a util Lzax

InIItr entonces

a colocar eI

de dgreza es 0.

un indicador de

se debe calcular

indicador.

002 mm de penetraci6n y se

carátula graduado en 0.01

la distancia a donde se vá

FIGURA '12 Posici6n del" indicador de carátula

x=0. 01

1.10

(

d=

18 .2ó16-z

FI,E XI OI{

PL33EI

1bh-n

X=18.2x0.01=91-ó: óñ-

DE I"A BARRA PBINEIPAL

I-

35

Donde:td = Deformaci6n (nrn)

P ,= Cafga (kg) = 8..79 kg

L',= Longitud sometida a f lexión (nn) = 271,5 m¡g

E = MóduLo de e3:aeticidad = 2.1x1o4 kg/mm2

f = Monento de inercia (nn) 4

b = 18 mm.

h = 77 mm

r-

(_o-

18xf 17) 3-

736e.s

8 .79x (27 1 .5)3

4mm

= O.37 9 mmA

3x2.1x1O - x7 369 . 5

= 0.379nm defornación

1.10-1 Flexión en eI punto donde

tula

vá el indicador de cará

FIGURA 1 3 Flexi6n en el punto dond,e Vá eI indicador de

carátura

36

Ecuación de Ia elásticatEIY = PX- (31,-X)

6

)Y = PX' (3L-X)6Er-

x = 72.8 mrq. Distencia donde yár,eL lndlcedeI de carátula.

y = 8,7g x (72.g)2

@u t3x271's-72'8)

Y = 0.037 mm

Flexi6n con tA carge mfixina = 0.037 mrg

37

21 DESCRIPCTON DE LA I{AQUINA

2.1 GENERALIDADES

Er Durómetro Rockwell que se ha di.señado mide la dureza

de penetración, este ensayo se basa en ra medici6n de raprofundidad de penetraci6n.

El Durónetro Rockwerr es un equipo de ai.ta precisión.

usa un sistema de pesas y parancas que funcíonan como una

prensa. Las pesas son controLadas hidráuLLcamente. se

inicia eI ensayo con una precarga de 1O kg que establece

un punto de referencia, Esta precarga eyita que las con

dicion,es de l-a superficie del nraterLal- efecten e1 resultado finar. Luego se aprican Las pesas, de acuerdo a ra es

cara Rockr¡erl seleccionada y final-mente se lee er resultado directamente en l-a carátula.

E-h\parte posteúior de Ia máquina hay una yentana que-\

sirve paia La colocacidn de las pesas. Las pesas encaJan

perfectanente una encioa de stra, lo gue faciLita el int,ercanbio de él-Las. para saber qué peses se deben colo

38

car, se debe mirar la tabla 5.1, o sea Ia que está pegada

al lado izquierdo de la máquina.

Con Ia tabl-a 5.1 se puede saber qué pesas se deben colo

car,60, 100, 6 150 kg y qué tipo de penetrador se va a

usar, de bola 6 dL¡imante para eI tipo de Dureza Rockwell

se le cc ionada .

EI tipo de Dureza Rockwell se selecciona según eI material

gue ya a medir y se puede escoger mirando Ia tabla 5.3.

2.2 DESCRIPCION DE PARTES

2.2.1 penetradóÍ

El penetrador de diamante es de ruarca Brale ref: 5409838

para Dur6netro RockweIl. Su forma es esfero-cónica de

l20ode abertura con punta redondeada,

EI penetrador de bol-a censta de tres partes, una de las

cuales es una bola de acero tenpLada de un diánetro de

1/16", la cual. puede ser intercambiada cuando ésta se en

cuentre deter j.orada.

2.2.2 Amortiguador de Aceite

39

El amortiguador de aceite es un sistema hidráulico, el

cual posee dos cámaras para alojar aceite. Estas dos cá

maras están comunidadas por dos agujeros, uno tapado con

una lengueta que sirve como chequer €s decir, gu€ pernite

eI paso de aceite en una sola direcci6n. El otro agujero

está tapado parcialmente con un tornillo de graduaci6n de

printa có¡¡icar gu€ es el utilizado para grailuar la amorti

guaci6n de las pesas.

funci6n de este afilortiguador es hacer que las cargas

asienten suavemente en la barra princJ.pal.

2 .2 .3 Rodamiento axiel de boJ-as

Ira

se

Debajo de la

to axial para

ve y facilite

tuerca principaL se ha coLocado un rodamien

hacer que ei- giro de Ia tuerca sea muy sua

1a aproximaci6n de 1a probeta,al penetrador.

40

FIGURA '14 Esquema del Durómetro

4L

Las indicaciones,

rán seguidamente,

aprovechamiento de

el mal empleo que

c ión.

BECOMENDACIONES

sugerencias y recomendaci.ones que se ha

tienen por objeto permitir eI 6ptinola máqurirna, así corho taobién prevenir

pueda causar daños de alguna considera

Es muy irnportante gue egtes reconendacioneg no sean descuidadas y por er contrario, se ponga en ér.ras er mayorcuidado posibJ-e, con to que se asegura tanto ra integridad de ra máguina, como La exacti.tud de ros resultadosque con étla se obtengan. Entre ros factores que afectana la exactitud de la ¡nedida de durezas podemos citar:

3. 1 ESTADODEL PENETRADOR,

En el caso de que eI penetrador sea una bol¿ de acero, €Iaplastamiento de éste puede falsear eJ. resultado de la me

dida' por érro, ra esfericidad de La bora debe comprobarse f'recuentemente y desechari.a cuando presente ra más oInima deformactón. Los penetradotres de dienante deben re

42

visarse con todo cuidador yá que cuarquier raspado, astilraniento 6 defecto, puede ser causa de una medida farsa.

3.2 EXACTITUD DE LA CARGA APLICADA

Las cargas apr-J-cadas deben ser r-as especificadás para eIcorrecto funcionanj.ento de Ia máquina, Si las cargas que

se aprican son diferentes gue ras indicadas, ros resurtados que se obtengan no son correctos.

3.3 APLICACION RAPIDA DE LA CARGA

r.a Bplicaci6n rápida de i-a carga, además de ser motivo de

inexactLtud en ra ¡oedidE, puede ser causq der deter.iorode los penetrqdores de diamante. por éLlo¡ €s conveniente la graduaci6n del aoortiguador de acéite para que ase

gure un funciona¡niento suaye y contlnuo deL mecanismo de

aplicaci6n de J.a c¿¡9¿.

3.4 ESTADO DE LA SUPERFICIE DE I.A PROBETA

La superficie de Ie probeta en la que se yq a efectuar Ianedida de la dureza debe ser en J.o poslbLe, plana. Antesde efectuar el ensayo debe elimina:rEe de 6tla¡ medianterectificado 6 puJ.ido, toda seña1 de drrido, cqscqritla 6

grasq que pudiera tener.

43

3.5 ESPESOR DE I,A PROBETA

La ¡robeta tiene que teneren La superficfe epueste aguna Señ41 de abs11q¡riento.

J.a probeta sea por Ie rnenos

huelLa.

un esPesor suficientg Pflra que

lq de medida, no aparezca ninSe acgnFeje gue el espeFor de

diez yeces profundidqd de La

3.6 FOR,MA DE T,A PROBETA

La máxina exactitud se obtiene cuando re superficie en quese ya a. hacetr Ia medici$n es plana y nor4al gl eje yertical del penetrader. En el caso de que Ie probeta sea lar9dt se debe eyitar que bascule. CuandO la probeta es ciríndrica h4y que, asentarra en un prisma env. si se varn.amedir durezas Rockwell sobre una probeta cj.Iíndrica de undíá¡netro infesior a una pulgada (25,4 nrn) ra cifra obtenida debe corregirse mediante el correspondiente factor decorreeci6n (Tabla 5.4). perque al hacep el ensayo de dureza sobre una sgpe¡ficie cenvexa, Ia penetración es nayorgue si fuera una superficie plana.

3.7 SITUACION DE LA HUELLA

La distancia

debe ser poü

del borde de J_a pleza á]. cent¡ro

lo menos 5 veces eI diáqetro de

de

lala huella

huella.

44

si la penetraci6n se hace demaÉirado cerca er bprde, er naterial cederá y el número de du¡eza Rockwell. decrdcerá,

3. g APLTCACIONES TIPICAS

3 ' 8 ' 1 No se reco¡nienda er uso de penetracfónetede diamante cuando las lecturas caen por deb4Jo de 20 ye que h.yuna pérdida de sensj.bir'rdad y precisión en eL extrémo dela secclón c6nis¿, En este caso, deberf uqprse algrun4otra escala.

3'8'2 La eecaJ.a c no debe usarse sgbre cqiburo de tqngeteno. El material Fe fr4cturará q la f¡ida del dfa4Fntese reducirá considerablgns¡¡s. La esc4la Aes I¿ aceptAdapara e1 uso en la industria,lde] carburo

3.8,3 Aunque las escalas con eI penetr¿do¡ de bole empiezan en 130, las lecturas por sebre aprgximadamente IOO nodeben acepta4ge salvo circunstancias muy especiEreg,,

45

FUNCIONAIIIIENTO Y OPERACION

4.1 PROCEDIM1ENTO PARA OPERAR EL DUROI,TETRO ROCKTIELL

4.1.1 Se selecciona ela real ízar y se colocan

tipo de Dureza Rockwell que

J.as pesas correspondientes.se va

4.2 para comenzar eIsoporte de la máquina

ensayo se coloca la pieza sobre eI(Yunque).

4.3 se gira el tornillo, elevando Ia pieza y comprimiéndola contra el penetrador, hasta gue r-a aguja del indicador haya dado tres vuertas. La aguja debe narcar ra posición inicial, debe estar en lOO 6 X3O dependiendo de Iaclase de dureza que va a efectuar. para aproximar al número exacto se utirfza er tornirro det rado derecho partesuperior.

4'4 A continuaci6nr mediante La paranca del rado derecho,parte inferiorr s€ apJ.ica ra carge, (bajando ra palanca).Una vez que la aguja del indicador se detiener E€ j.iberai.a carga (subiendo la palanca) .

46

4.5 Se observa la cifra que marca ahora l_a aguja en eIindicador de carátura, la cual es Ia dureza correspondiente al material ensayado.

47

TABLAS

Las tablas que están en este Capftulo son pare utilizarlasar hacer los ensayos de Dureza RcckwelL y sirven para serec

cionar correctamente el tipo de penetrador y La carga apticada. También sé utilizan para hacer las correspondientes

correccignes cuandg se hacen los ensayos de dureza en cuerpos ciIíndricos r

Con estas tablas se establece

ferentes cLases de durezqs y

al carbono.

la comparaci6n entre las di

La resistencia de los aceros

48

o.t. Toblo de sclcccionor pc!or y tipo dc pcnctrodor.

CorgoTotol

Pre -Co rgo

PegosTipo de

PenetrodorFiio c idninióiol det

Indico do r

Closede

Du rezo

6O Ks lO Kg

Diomontc foo HRo

Bofo tft6" r30 HRf

IOO Ks lO Kg

Dio m on ?c roo HRd

Bofo vte" t50 HRb

f5o Kg lO Kg r60 Kg

fOO Kg

60 Kg

Diomontc roo HRc

Bolo f/lg" t30 HRg

49

Scrión libliot¡o

5.2: Símbolos

DUROMETRO NORMAL

e sco lo Rockwell.

DUROMETRO SUPERFICIAL

de fo

Símbolode escala Penelrador

Cargren kg.

Simbolode escala

CargaPenet¡ador kllos

c Diamante 150 kg.

bola 1/16' 100 kg, 15N N Diamante 15 k9.

30N N D¡amante 30 kS.

N D¡amante 45 kg.

bola'l/16' 15 k9.

307 bola 1/16' 3O kg.

457 bola 1/16' 45 kg.

15W bola 1/8' 15 kg.

30w bola 1/8' 30 kg.

45W bola 1/8' 45 kg.

15X bola 1/4' 15 kg.

30x bola 1/4' 30 kg.

45X bola 1/4' 45 kg.

15Y bola 1/2' 15 kg.

30Y bola 112' 30 kg.

45Y bola 112' 45 kg.

45NA

157

Diamante 60 kg.

Diamante 100 kg.

bola 1/8' 100 kg.

bola 1/16' 60 k0.

G bola 1/16' 150 kg.

bola 1/8' 60 kg.

bola 1/8' 150 kg.

bola 1/4' 60 kg.

M bola 1/4' 100 kg.

bola 1/4' 150 kg.

bola 112' 60 kg.

bola 112' 100 kg.

bola 112' 150 kg.

Catálogos de Durdmetros Wilson

50

5.3 TABLA' 1, Aplicaciones Tfpicas

Escal-a

B

D

E

F

G

AJ.eaciones de cobre y alunj,nio, aceros bLandos-

hierro ductil-etc.

Acero-hierro fundids duro-hierro perlftico dúc

ti1-titanio- capa profunda de acero tenplado y

otros mateniales más duros que B1O0

Carburos cernentados-acero deLgado y capas delga

das de acero temIr1ad.o,

Acero delgado y tenpl,ado de capa oedia-hierroperlftico dúctil

Hierro fundido-aleaeionep de aluglnio y qqgnesio

metales P/cojinetes

Aleaciones de cobre reeocidas-chapas de ,metaJ.

delgadas y blandas

Bronce fosforado-cóbre berilio-hierros dúctilesllrrite superior G92 para erritar achatamiento de

J.as bolas - ltetales p/coj inetes y otros materia

Ies ¡¡uy blandos y deLgados. usar la bolilla nás

¡requeña y Ia carga más pesada.

Al-uminio zinc - plonro

Metales p/cojinetes y otros frl4teRlRIes fl¡uy blandos y delgados

tlsar la bolllta más pequeña y la carga oás pssade

H

KLM

P

RS

V

sl

Toblo 3.4. Foctor do oorrcccio'n citindrlcq.

Pcnetrodor cdnico dc diomontc

Volorc¡ oprorimodor rn quc dcbcn increm¡ntorse lo0urc¡o Roc kwt ll mc dido.

Dlcímctro dc to proboto on m.m.crDrA 6 to t3 t6 t9 22 25 l2 3820 2.3 2.O t.5 t.5 t.o r.o

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46 3.O 2.O t.5 r.o r.o f.o o.a o.6 o.5

60 2.5 2.O t.5 t.o l.o o.5 o.5 o.ú o.655 2.O t.3 r.o t.o o.6 o.5 o.5 o.6 o

60 t.5 r.6 t.o o.6 o.6 o.5 o.5 o

66 1.6 LO t.o o.5 o.6 o.5 o.0 o

70 r.o t.o 0.6 o.5 o.5 o.5 o.5 o

76 LO o.5 o.5 o.6 o.6 o.5 o

80 o.6 o.5 o.0 o.6 o.5 o

85 o.6 o.5 o.5 o

90 o.ó o

Penetrodor de bolo l/t6"EroolrBft6

Dldm¡tro dr lo probrto .n n.m.6 to IE t6 t9 22 26

o 4.6 3.ü 3.O

to 6.O 4.6 3.6 5.O

20 4.6 4.O 3.6 3.0

50 4.0 4.6 3.0 3.O 2.6

40 4.6 4.O 3.O 2.ó 2.6

00 4.O 3.5 3.O 2.5 2.O

80 6.0 3.5 3.O 2.ó 2.O ?.o

70 4.O 3.O 2.5 2.O 2.O r.5

80 6.O 5.5 2.6 2.O r.5 t.5 t.5

90 4.O 3.O 2.O r.5 t.5 t.5 f.otoo 3.5 2.9 t.6 t.6 t.o t.o o.6

52

T¡bl¡ S.5* Equlvl€odü egrorlmrdgcatrc tr rcll¡tc¡d¡ y h dr¡¡oz¡ dc lo¡ ¡ccto¡

.Ad[xrdr dc l. obr¡ Tb T.ttt'| d lur'ctk| el E'4,lrec¡,,,e ,lctdblt dc H. E. D¡vl¡, O. E, Tro¡clt C, T. WbtoEll, 1.. ad.. l|c Orar-Hlll .Doot CooD.trt, lB. Nu.v. Yort. l9r5¡ bü¡.!o an cl Metcl,

* Introducci6n a la Metal-urgia Física.

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* fntrcducción a Ia Metalurgia rfsica

54

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59

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CONCLUSIONES

1. AI finalLzax este trabajo, se puede decir que se han aI

canzado los objetivos trazados, como también 1a satisfac

ción de saber que se está haciendo un gran aporte ar mejo

ramiento de la docencia en Ia cuAor €rl las asignaturas de

Resistencia de Materiales y Diseño de Máquinas.

Fruto de este análisis es el resultado obtenido, €r cual

permite asegurar que los elementos de esta náquina cum

plen eficientemente y sin peligro de falla á las necesida

des de 'operación. -'

3. Se e1igl6 hacep la carcaza con láminas soldadas en lugar

de 'fundida por varJ.as razones: Las estructuras soldadas

pueden ser de meJor apariencia que las que serían posibres

lograr gnpleando métodos de fundicL6n. aAeoás Ia támina

favorece -J.a obtenci6n de superficies de fáciI acabado.

Los modelos para fundición se recomiendan cuando se van a

fabricar r¡arias pJ.ezas, porgue sale costoso para una sola

máquina. At hacer l-a carcaza con soldadura, trae mayor ,,.

60

mano de obra pero E€ compensa con eI peso y acabado ade

más de sinplificar eI diseño.

4+. El modelo de este Durómetro ofrece una congtrucción re

sistente, como también proteccidn a todas sus partes con

tra el polvo y I-a suciedad. Es lde operaci6n sencilla.

5-,. El operador puede:cambiar de un tipo de dureza a otro en

un instante, pueg e].,.,oambio de pesas y penetrador es muy

-aIacl-I

6L

¡t li :"

B IBLIOGRAFIA

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62