Informe de Dureza Brinell

8/22/2019 Informe de Dureza Brinell

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UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO

CARRERA DE INGENIERA MECNICA

PRCTICA No.-04

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1. TEMA: ENSAYO DE DUREZA2. OBJETIVOSOBJETIVOS GENERAL

- Conocer el procedimiento y los equipos involucrados en la determinacin de la

dureza en escala Brinell

OBJETIVOS ESPECFICOS

- Determinar la dureza Brinell que tiene un pedazo de ballesta elptica (paquete) y

comparar estos resultados con obtenidos anteriormente en dureza Rockwell

- Analizar los resultados obtenidos basados en los datos mostrados por la mquina en

el laboratorio y los obtenidos manualmente

3. MATERIALES-Mandil

- Placa de muestra pedazo de paquete

-Mquina medidora de dureza(Durmetro)

-Indentador de


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-Banco de lijas (con lijas de 240, 320 y 400

granos/pulgada2)

-Guantes de cuero

Atomizador

- Micrmetro

-Entenalla

4. MARCO TERICO

4.1.1. DEFINICIN DE DUREZASe entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la

deformacin elstica, plstica y destruccin, en presencia de esfuerzos de contacto locales

inferidos por otro cuerpo, ms duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador penetrador), de determinada forma y dimensiones.


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4.2.DETERMINACIN DEL REA DEL CASQUETE ESFRICO

El rea del casquete esfrico es de: Debido a la dificultad para la medicin de h (Profundidad de indentacin), debemos

expresarla en funcin de los dimetros de la bola D y de la huella d.

Aplicando el teorema de Pitgoras:

Se debe tomar slo la solucin con signo negativo debido a que es imposible obtener un

Sustituyendo:


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4.3.NORMA ASTM E-10El estndar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un mtodo de ensayo por

indentacin por el cual, con el uso de una mquina calibrada, se fuerza una bola endurecida,

bajo condiciones especficas, contra la superficie del material a ensayar y se mide eldimetro de la impresin resultante luego de remover la carga

Atenindonos a la definicin, el nmero de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), esla relacin de la cargaPque efecta el indentador esfrico de dimetroD, al rea de la

superficie de la huella:

HBSpara los casos en que se utilice bola de acero

HBWpara cuando se utilice bola de carburo de tungstenoEl carburo de tungsteno es un compuesto cermico formado por tungsteno y carbono.

Pertenece al grupo de los carburos con composicin qumica de W3C hasta W6C

En la prctica se usa la siguiente frmula de trabajo:

( )

Dnde:

D = es el dimetro de la bola en mm,

F= es la carga aplicada en kgf, y

d= es el dimetro medio de la indentacin en mm.El mtodo estndar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones:

Dimetro de la bola (D): 10 mm

Carga (F): 3000 kgfDuracin de la carga (t): 10... 15sEn el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones el nmero de dureza Brinell se

denota sin ningn sufijo. Ejemplo: 220 HB


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Esta notacin indica una dureza Brinell de 220 bajo las condiciones estndar arriba

nombradas. (10/3000/15).

Si por alguna razn no pueden aplicarse las condiciones estndar es posible aplicar cargas

menores y utilizar indentadores esfricos de dimetros menores (estas mediciones no seconsideran como estndar). En este caso la obtencin de resultados comparables de los

ensayos exige la observacin del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a

la constante de la relacin de la carga respecto al cuadrado del dimetro de la bola

(obsrvese la frmula de dureza), es decir,

Se toma esta relacin igual a 30, 10 y 2,5 segn la naturaleza y dureza supuesta del material

investigado

En el caso de realizarse el ensayo bajo condiciones distintas a las estndar y atendiendo a laconsideracin anterior, la dureza Brinell se denota tambin comoHB, pero con la adicin

de sufijos que indiquen el dimetro de la bola, la carga y el tiempo de aplicacin de lamisma. Ejemplo: 63 HB 10/500/30

Esta notacin indica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm de dimetro y

una carga de 500 kgfaplicada durante 30s. Para la escogencia de la relacin de carga y lacorrespondiente combinacin de dimetro de bola y carga a aplicar se poseen tablas

ampliamente conocidas. Se muestran en el las tablas tomadas (con algunos cambios y

adiciones),

Se debe tener sumo cuidado en que el dimetro de la huella est entre el 24% y 60% deldimetro de la bola. Es decir, para las condiciones estndar (bola de 10 mm), el dimetro

de la huella debe estar entre 2,4 y 6 mm. En la literatura se considera que la huella ideales de d= 0,375D.

4.3.1. TABLA DE LA SELECCIN DE LOS GRADOS DE FUERZA


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4.3.2. TABLA DE SELECCIN DE DIMETROS Y MAGNITUD DEFUERZA

4.4.CONSIDERACIONES TERICAS PRCTICASPara obtener la dureza Brinell de la superficie de un material se presiona contra la probeta

una bola de acero con determinado dimetro D. La bola se mantiene algn tiempo bajo la

carga P. Luego de retirada la carga se miden dos dimetros, en direcciones mutuamente

perpendiculares, de la impronta dejada, con ayuda de un microscopio. El valor medio de los

dimetros (d) y los otros valores se sustituyen en la frmula de trabajo para obtener el valor

de la dureza Brinell. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones ms.

El estndar ASTM E 10 presenta las siguientes exigencias a las mquinas de medicin de

dureza Brinell: el diseo debe ser tal que se excluya cualquier mecimiento o movimientos

laterales del indentador o de la probeta durante la aplicacin de la carga.

En las mquinas que usan pesos muertos, para la aplicacin de la carga deben evitarse las

sobrecargas al momento de la aplicacin de la fuerza causadas por la inercia del sistema.

4.4.1.1. PROBETASEl estndar ASTM E 10 presenta las siguientes exigencias a las probetas usadas para la

medicin de la dureza Brinell: para evitar que el efecto de la indentacin aparezca en el

lado opuesto de la probeta, el espesor de sta debe ser al menos 10 veces ms que la

profundidad de la indentacin. Cuando sea necesario, la superficie debe ser lijada y pulida

de manera que se observen con claridad los bordes de la huella en el momento de lamedicin con la precisin necesaria. Se debe tener cuidado de no sobrecalentar la superficie

en los procesos de pulimento.

4.4.1.2. INDENTADORES


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La bola estndar para el ensayo de dureza Brinell debe tener 10 mm de dimetro con una

desviacin no mayor de 0,005 en cualquiera de los dimetros. Las bolas ms pequeas

tienen dimetros y tolerancias como se muestra en la siguiente tabla.

Las bolas de carburo de tungsteno deben tener una dureza Vickers (HV) de al menos 1500

(actualmente no se recomiendan bolas de acero). La prueba de dureza Brinell no se

recomienda para materiales que tengan una dureza superior a 650 HBW. Las bolas deben

estar excelentemente pulidas y libres de defectos en su superficie. Las bolas no deben sufrir

deformaciones residuales ms altas que las indicadas en la tabla.

4.4.1.3. MICROSCOPIOSegn el estndar las divisiones de la escala del microscopio u otros aparatos de medicin

utilizados para la medicin del dimetro de la huella debern ser tales que permitan la

medicin del dimetro de 0,1 mm y la estimacin del dimetro a 0,05 mm

4.4.2. TRATAMIENTO E INTERPRETACIN DE DATOSLos datos de dimetro de cada impronta, tomados en direcciones perpendiculares, se

promedian y mediante la frmula de trabajo,

( )Se determina la dureza Brinell. Para obtener un dato consolidado se promedian las durezas

obtenidas en todas las indentaciones de cada probeta. Este nmero se redondea hasta

unidades enteras (tres cifras significativas). Los resultados se presentan escribiendo la

notacin estndar correcta. Ejemplo:

Probeta de acero: 221 HB 2,5/187,5/15

4.4.3. SEGURIDAD

Existen una serie de requisitos que los estudiantes deben cumplir a fin de ofrecer

estabilidad, equilibrio y prevencin en el laboratorio.


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4.4.3.1. PARTES DE ACCIDENTESSiempre que ocurre un accidente, por pequeo que ste sea, hay que realizar un informe

sobre el mismo. En consecuencia todos deben estar completamente informados sobre que

se debe hacer en casos de un accidente, para actuar correctamente cuando sucede unaccidente.

4.4.3.2. COMPORTAMIENTO EN EL LABORATORIOEn algunas ocasiones podemos estar tentados a distraernos mediante alguna broma

inofensiva. En el laboratorio cualquier broma es peligrosa y puede conducir a un accidente.

La mayora de las reas de trabajo son razonablemente seguras si se trabaja con las debidas

precauciones, pero esta seguridad se pierde en cuanto se abandona la actitud correcta.

5. PROCEDIMIENTOa) Nos equiparnos de manera correcta cada estudiante con su mandil y guantes para

manipular la probeta

b) Quitamos el exceso de irregularidades e impurezas de una de las superficies de la

probeta hasta dejarla parcialmente sin irregularidades este procedimiento lo

podemos realizar con por cada lija de la ms fuerte a la ms dbil limpiando las

impurezas con agua ya que estas pueden dejar rayones en la probeta que pueden ser

difciles de borrar pudiendo retrasar el pulimiento de la probeta.

c) Vamos a la mquina de medicin de dureza, y para realizar la prctica necesitamos

una fuerza de 1471 N.

d) Colocamos en la mquina el identador de bola de acero para realizar la prctica


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e) Colocamos la placa (probeta) para empezar con la practica

f) Subimos la probeta con la manija hasta que la escala se aproxima a 100 en el lado

izquierdo, cuando este en un valor prximo con la perilla dejamos la escala

exactamente en 100 (este procedimiento se lo realizara siempre que se realice una

practica de dureza Brinell


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g) Aplicamos la precarga moviendo la palanca hacia nosotros la cual tiene una seal

que indica que el movimiento debe finalizar.

h) Esperamos hasta que se nivele y una vez nivelada aplicamos la carga


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i) Colocamos la probeta en una superficie estable para no tener problema al momento

de tomar las medidas y enceramos el micrmetro manual.

j) Vamos a realizar tres mediciones uno por cada estudiante como se especific en el

marco terico y encerando el micrmetro despus de realizar cada medicin

6. CONCLUSIONES- Los mtodos de dureza por indentacin presuponen la presencia de esfuerzos de

contacto, por lo tanto la dureza puede ser cuantificada como tal y la manipulacin

del micrmetro hizo que la prctica de dureza Brinell sea mas tediosa


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- En la prctica de dureza Rockwell C obtuvimos una dureza de 46HRC y en laprctica Brinell con la misma probeta se obtuvo una dureza de 448HB

- Existen errores que se pueden explicar debido a que las mediciones de durezaBrinell se las hace manualmente lo que produce cambia su precisin

7. RECOMENDACIONESSe recomienda realizar la huella lo ms cerca del centro de gravedad ya que mientras ms

lejos este su valor cambiara.

Se recomienda abstenerse totalmente de realizar cualquier tipo de broma mientras se realice

algn tipo de trabajo en el laboratorio en especial cuando se est tomando valores con el

micrmetro.

No manejar ninguna maquina sin la supervisin de los ingenieros a cargo del laboratorio

8. BIBLIOGRAFA8.1.CALLE, Gabriel

Gua de Laboratorio

UTP Laboratorio de Resistencia de materiales

pag 1-7

8.2.


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9. ANALISISLos tres resultados obtenidos fueron:

Dimetro1er val. 1,7

2 val. 1,8

3er val. 1,85

Obteniendo un promedio de 1,3783mm

Las tablas de dureza Brinell no indican dimetros de impresin menores a 1.445mm, por lo

que se realizaran aproximaciones.

Nuestro dimetro de impresin es de 1,378mm por lo que la dureza Brinell aproximada es

de 448HB (este valor es mucho mayor al real por lo que la en la comparacin de valores

con la dureza Rockwell habr mucha diferencia)

Aplicando la tabla de conversin de dureza (cabe recalcar que esta no es aplicable a aceros

austenticos.), la prctica realizada anteriormente fue de dureza Rockwell C obtenindose

una dureza de 46HRC y realizada la prctica Brinell en la misma probeta se obtuvo una

dureza de 448HB, en las tablas de conversiones para dureza de 46,3 HRC se especifica unadureza de 442 HB

Estos errores se pueden explicar debido a que las mediciones de dureza Brinell se las hace

manualmente lo que compromete mucho su precisin

La apreciacin de cada estudiante al momento de operar el micrmetro no es la misma

Dimetro

1er val.

2 val.

3er val.


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La superficie la probeta es cncava y la huella se la realizo muy lejos de su centro de

gravedad lo que altera su valor al momento de realizar la huella con el durmetro.

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