El aparato de ensayo de dureza



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EL APARATO DE ENSAYO DE DUREZA

En el laboratorio se cuenta con un durómetro de las siguientes características:

ES UN APARATO DE ENSAYO DE DUREZA MARCA PETRI, MODELO F- 26, FUE PROYECTADO PARA UNA MEDICION DE DUREZA DE ACEROS Y MATERIALES EN GENERAL, SEGUN LOS METODOS: ROCKWELL NORMAL, ROCKWELL SUPERFICIAL Y BRINELL

FUNCIONA CON EL PRINCIPIO BASICO DE PALANCA Y PESAS, DONDE LAS CARGAS SON SELECCIONADAS MANUALMENTE (de acuerdo al tipo de dureza a medir) Y TIENEN SU APLICACIÓN REGULADA A TRAVES DE UN AMORTIGUADOR HIDRAULICO.



CARACTERISTICAS TECNICAS

CUERPO DE MONOBLOCK FUNDIDO TORNILLO CON PROTECCION TELESCOPICA ELEMENTO DE TACTO CON RECUBRIMIENTO EPOXI DISTANCIA MAXIMA DEL PLATO HASTA EL PENETRADOR : 180 MM DISTANCIA DEL CENTRO DEL TORNILLO HASTA EL CUERPO : 150 MM DIMENSIONES EXTERNAS: ALTURA: 600 MM, LARGO: 500 MM, ANCHO: 150 MM, PESO; 75 KG.



LUGAR DE INSTALACION:

ES UN INSTRUMENTO DE MEDICION DE PRESICION Y POR ESO NO DEBE SER COLOCADO EN LUGARES CON VIBRACIONES, POLVO, ALTAS TEMPERATURAS.



INSTRUCCIONES DE MONTAJE:

COLOQUE LAS 4 PATAS DE APOYO PARA LA NIVELACION, NIVELAR CON UN NIVEL DE PRESICION, COLOCANDO EL MISMO SOBRE EL PLATO EN AMBAS POSICIONES. NO INCLINE EL APARATO MAS DE 20°, PARA QUE NO SE DERRAME EL ACEITE DEL AMORTIGUADOR HIDRAULICO.

LA MESA DEBE SER RESISTENTE Y CON UN AGUJERO PARA QUE PASE EL TORNILLO DE ELEVACION. COLOQUE LAS CARGAS DE MENOR A MAYOR DE ACUERDO CON LA ESCALA SELECCIONADO SOBRE LA JAULA PORTAPESAS, EN LA PARTE POSTERIOR DEL EQUIPO.

PRECAUCIONES EN LOS ENSAYOS.

- LAS PIEZAS DEBEN ESTAR SIEMPRE LIMPIAS DE ACEITE, REBABAS, OXIDO, GRASAS. Etc.

- NO GOLPEAR EL PENETRADOR DE DIAMANTE, SE ARRUINA SI SE GOLPEA.

- EL PENETRADOR DEBE ESTAR PERPENDICULAR A LA MESA.

- LAS PLACAS PATRON DE DUREZA, ANTES DE SU USO DEBEN ESTAR LIMPIAS Y SECAS Y DEBEN SER SIEMPRE USADAS DE UNA CARA, NUNCA USAR DE LA OTRA CARA, CUANDO SE LLENA DE IMPRONTAS DEBE SER DESCARTADA. LOS VALORES QUE DAN SON ERRONEOS AUNQUE TENGA UNA SOLA IMPRONTA.

OBJETO DEL ENSAYO

Determinar la dureza de los metales a través de un método de lectura directa / indirecta utilizando el concepto " determinar la resistencia que un cuerpo opone a ser penetrado por otro", y que consiste en apretar gradualmente sobre ellos, mediante una carga inicial Go (precarga), un cuerpo esférico o cónico llamado penetrador, aumentarla por la adición de otra carga G1 mayor que Go y medir luego de suprimida G1 el incremento (e) de la penetración inicial.

La máquina de medir dureza tiene un cuerpo de fundición gris sobre el que van montados todos los dispositivos de medición.

En el frente hay un comparador, que tiene TRES escalas, una negra, que se utiliza para los ensayos realizados con el penetrador cónico de diamante, tiene 100 divisiones. Otra roja que se utiliza para los ensayos que se realizan con penetrador de bolilla de acero, tiene 130 divisiones. La última escala de color verde se utiliza para ensayos de Rockwell superficial.

El valor de cada división de la escala NEGRA es de 0,002 mm (2 micrones), una vuelta completa es entonces 0,200 mm



METODO PARA REALIZAR EL ENSAYO

Colocar el contrapeso (si aplica) en la varilla colocada sobre la palanca de las pesas. Este contrapeso produce la precarga de 10 Kg. (98,07 N) utilizada en esta norma (ver imagen 1) sin colocar el contrapeso, el peso de la propia barra equivale a una carga de 3 Kg.

Verificar si la aguja grande del comparador coincide con la línea vertical roja, caso contrario es necesario ejecutar la regulación a través del tornillo moleteado ubicado detrás del eje porta penetrador del durómetro, posesionando la aguja grande sobre la línea vertical roja y la aguja chica sobre el punto de partida rojo (ver imagen 2)

Coloque las cargas (G) de menor a mayor, el soporte porta pesas equivale a 15 Kg. Las cargas se colocan por la parte posterior del equipo, retirar la tapa en primer lugar y proceder a continuación, coloque las pesas de 30 - 45 - 60 - 100 - 150 Kg (Para Rockwell Normal / Superficial), o coloque 31.25, 62.50, 125.0 y 187.50 Kg (Para dureza Brinell)

Coloque el penetrador elegido en función de la escala a ser utilizada (ver tabla imagen 3).

Verificar el funcionamiento del durómetro midiendo la dureza con la placa patrón correspondiente al ensayo elegido, siempre medir en primer lugar la placa patrón para asegurar la correcta medición del durómetro. Sobre la placa patrón se indica el valor de la dureza real de la pieza y la tolerancia de la misma, este valor esta certificado por el fabricante.

Colocar sobre el apoyo plano la placa patrón correspondiente y con la tuerca de manijas en cruz elevar el tornillo hasta que la placa toque el penetrador, se sigue elevando suavemente el tornillo observando en el cuadrante del comparador que la aguja grande de tres vueltas deteniéndola sobre la línea vertical roja, coincidiendo la aguja chica con el otro punto rojo.

El movimiento del tornillo de elevación debe ser uniforme y constante para asegurar una repetitividad de los resultados en la medición.

Liberar la palanca lateral dejándola subir lentamente hasta el final de su curso, aguarde 5" (segundos) y retornarla a la posición inicial con un movimiento suave y uniforme. Si se está realizando el ensayo con un penetrador de diamante, leer la dureza en la escala negra / verde.

Si está realizando el ensayo con un penetrador de bolilla, leer el valor de dureza en la escala roja. Si el valor obtenido no es el grabado en la placa patrón de dureza, corregir desplazando el cuadrante del comparador al valor indicado en la misma o bien si se repite el valor por encima o por debajo de indicado en la placa sumarle o restarle dicha diferencia al valor de la medición

Para asentar el penetrador, realizar 3 improntas (mediciones) sin tomar valor de dureza. Para la medición de piezas se coloca el apoyo correspondiente en función de la geometría de la pieza, y se procede en la misma forma que la descripta para la calibración con la probeta patrón.





ENSAYO DE DUREZA BRINELL

Objeto del Ensayo: Determinar el valor de la dureza del material a ensayar utilizando el método de Dureza Brinell a temperatura ambiente.

Importancia del ensayo de dureza Brinell: La importancia del ensayo Brinell reside en lo siguiente:

a) Es un ensayo que se puede realizar con equipos diferentes, con la condición de que se pueda determinar el valor de las cargas aplicadas, las dimensiones del identador, y se pueda medir con exactitud el diámetro de la impronta.

b) Que se cumpla la siguiente condición: se mide la resistencia que un material opone a ser penetrado por otro.

c) Se puede utilizar para ensayar distintos materiales, aplicando diferentes escalas.

d) Nos permite relacionar el valor de la dureza con la resistencia a la tracción.

Definiciones:

El método de Brinell para determinar la dureza consiste, esencialmente, en apretar gradualmente sobre los materiales metálicos una bolilla dura, de diámetro D, con la fuerza P, y en medir, después de suprimida esta, el diámetro d de la impresión resultante sobre la muestra a medir (ver imagen 1)

El numero de Brinell HB , que expresa la dureza, es la relación de la carga P (en Kg.) a la superficie S del casquete esférico de la impresión en mm.:



CONDICIONES GENERALES

Diámetro de la impresión:

El diámetro de la impresión (Ver imagen 1) debe medirse con una precisión de 0,01 mm. para ello, utilizamos una lupa graduada de rango 10mm. (Ver imagen 2)



Bolillas:

El diámetro de las bolillas debe ser de 10, 5 ó 2,5 mm. con una tolerancia de ± 0,5 %



Dureza de las bolillas:

La dureza de las bolillas debe ser de 630 HB mínimo.



Carga:

La carga a aplicar a las distintas bolillas debe ser de acuerdo a la siguiente tabla:



La carga se elegirá de manera que el diámetro de la impresión este comprendido entre 0,2 y 0,5D

Después del ensayo no debe quedar ninguna marca en la cara opuesta a la cara que se aplico la carga.

La superficie de la probeta tiene que ser plana y pulida, a fin de poder medir el diámetro de la impresión con la exactitud especificada. Al preparar la superficie se tendrá mucho cuidado de no alterar las condiciones iniciales del material, evitando un calentamiento apreciable del mismo o su endurecimiento superficial.





METODO DE ENSAYO

1) Durante el ensayo, las superficies en contacto tienen que estar libres de aceites, polvo, u otras impurezas.

2) La pieza o probeta tiene que apoyar perfectamente sobre el soporte para evitar que se mueva.

3) El centro de una impresión debe distar por lo menos 2d del borde de la probeta, y 3d del centro de otra impresión. Se deben evitar efectos secundarios (alabeo de los bordes, abolladuras, etc.), que pueden influir sobre los resultados.

4) La carga debe actuar perpendicular a la superficie de la probeta y debe ser aplicada forma gradual.

5) Cuando se ensayan aceros, la carga debe alcanzar el valor máximo en 15 segundos y tiene que actuar durante 15 segundos más. Para metales muy blandos como el plomo la carga puede llegar a los 3 minutos.

6) Debe tomarse como diámetro de la impresión el valor de dos diámetros, medidos perpendicularmente con aparatos que permitan obtener la predicción requerida (0,01 mm).

7) Para caracterizar las condiciones del ensayo, se indicara, además del resultado, el diámetro de la bolilla (mm), la carga ( Kg.), y el tiempo de acción de la carga ( seg.)

Por ejemplo un ensayo si usamos D= 5 mm, F= 250 Kg. , tiempo t= 30 seg. debe indicarse HB = 5 / 250 / 30

8) Si la dureza de un metal resulta mayor a 500 HB, la variación del diámetro de la bolilla después del ensayo no debe ser mayor que la tolerancia especificada (+ - 5 %)





REALIZACION DEL ENSAYO

El ensayo para determinar la dureza de los metales por el método de Brinell lo realizaremos haciendo uso de una máquina para Dureza Rockwell Normal, utilizando las cargas que corresponden a Brinell





ENSAYO POR EL METODO BRINELL

La precarga o carga inicial es de 10 Kg. - N 98.7



ESCALA Y PENETRADORES

En la maquina coloque las cargas de menor a mayor, siendo la ultima carga la que se va a utilizar como carga del ensayo (valor final)

Coloque el penetrador correspondiente en función de la carga (ver tabla). Proceda a medir la dureza tal como se detalló en los conceptos previos, el modo operatorio de medir se repite en todos los tipos de escalas que se vallan a medir, lo único que se modifica entre las distintas escalas son las cargas, precargas, penetradores.

El valor de la dureza Brinell con el durómetro del laboratorio puede ser obtenido por dos métodos diferentes, por medio de conversión mediante tablas (se observa el valor la dureza en Rockwell C y se pasa con la tabla a Brinell), o bien se mide el diámetro de la impronta y luego mediante la ecuación se obtiene el valor de dureza Brinell.

Al usar el penetrador de Ø. 2,50 mm, con carga de 31.25, 62.50, 125 y 187,50 Kg., la dureza puede ser determinada en el comparador utilizándose para ello la escala negra (HRC) y con la tabla existente para este método convertir el numero leído a valor de dureza Brinell.

El diámetro de la impronta (mm.) se mide con una lupa graduada como se detallo en lo conceptos previos.

Proceder a medir las muestras, determinar el valor de la dureza Brinell por las dos formas explicadas anteriormente (cálculo y comparación por tablas) y registrar los valores obtenidos en la tabla que sigue.

DETERMINACIONES

*El valor de HB (tabla), resulta de la interpolación de valores en tabla, registrar el valor de HRC y que tabla utiliza para calcular el valor de dureza Brinell.

Explicar si se encuentra diferencia entre los valores hallados por los distintos métodos y a que puede deberse dicha diferencia.

ENSAYO DE DUREZA ROCWELL NORMAL

OBJETO DEL ENSAYO:

Determinar la dureza de los metales a través de un método de lectura directa utilizando el concepto " determinar la resistencia que un cuerpo opone a ser penetrado por otro", y que consiste en apretar gradualmente sobre ellos, mediante una carga inicial Go, un cuerpo esférico o cónico llamado penetrador, aumentarla por la adición de otra carga G1 mayor que Go y medir, después de suprimida G1 el incremento e de la penetración inicial.



IMPORTANCIA DEL ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL:

La importancia del ensayo reside en que da la información directa del valor medido sin necesitar ningún tipo de cálculo adicional como en el método Brinell.

El ensayo de dureza Rockwell se basa en la determinación de la profundidad de penetración de un cuerpo llamado penetrador dentro de otro llamado probeta (material en estudio). Se puede determinar la dureza de cuerpos duros o blandos, de gran espesor o de espesor mínimo utilizando una gran variedad de escalas que se relacionan entre sí.

El método es sencillo y de fácil interpretación, requiere un mínimo de cuidados y conocimientos.



DEFINICIONES:

El Ensayo Rockwell Normal , es el ensayo realizado con algunas de las siguientes escalas: A,B,C,D,E,F,G, H; se emplea para materiales de diferente dureza y el incremento de penetración e se mide en una escala cuya unidad, fijada arbitrariamente es de 0,002 mm.

Los penetradores utilizados son 3: Cono de Diamante con un ángulo de 120 grados y un radio de 0,2 mm.; Bolilla de acero de 1/ 16 " de diámetro; bolilla de acero de 1/8" de diámetro.

Escalas y penetradores:



EL METODO

Colocar el contrapeso en la varilla colocada sobre la palanca de las pesas. Este contrapeso produce la precarga de 10 Kg. (98,07 N) utilizada en esta norma.

Verificar si la aguja grande del comparador coincide con la línea vertical roja, caso contrario es necesario ejecutar la regulación a través del tornillo moleteado ubicado detrás del eje porta penetrador del durómetro, posicionando la aguja grande sobre la línea vertical roja y la aguja chica sobre el punto de partida rojo.

Coloque las cargas de menor a mayor, el soporte porta pesas equivale a 15 Kg. A continuación coloque las pesas (de acuerdo al ensayo) de 30 - 45 - 60 - 100 - 150 Kg.

Coloque el penetrador elegido en función de la escala a ser utilizada.

Verificar el funcionamiento del durómetro con la placa patrón correspondiente al ensayo elegido.

Colocar sobre el apoyo plano la placa patrón correspondiente y con la tuerca de manijas en cruz elevar el tornillo hasta que la placa toque el penetrador, se sigue elevando suavemente el tornillo observando en el cuadrante del comparador que la aguja grande de tres vueltas deteniéndola sobre la línea vertical roja, coincidiendo la aguja chica con el otro punto rojo.

El movimiento del tornillo de elevación debe ser uniforme y constante para asegurar una repetibilidad de los resultados en la medición.

Liberar la palanca lateral dejándola subir lentamente hasta el final de su curso, aguarde 5" (segundos) y retornarla a la posición inicial con un movimiento suave y uniforme. Si se está realizando el ensayo con un penetrador de diamante leer, la dureza en la escala negra. Si se está realizando el ensayo con un penetrador de bolilla, leer el valor de dureza en la escala roja.

Si el valor obtenido no es el grabado en la placa patrón de dureza, corregir desplazando el cuadrante del comparador al valor indicado en la misma.

Para asentar el penetrador, realizar 3 improntas sin tomar valor de dureza.

Para la medición de piezas se coloca el apoyo correspondiente y se procede en la misma forma que la descripta para la calibración.



ENSAYO DE DUREZA ROCWELL SUPERFICIAL

OBJETO DEL ENSAYO:

Determinar la dureza de los metales a través de un método de lectura directa utilizando el concepto " determinar la resistencia que un cuerpo opone a ser penetrado por otro", y que consiste en apretar gradualmente sobre ellos, mediante una carga inicial Go, un cuerpo esférico o cónico llamado penetrador, aumentarla por la adición de otra carga G1 mayor que Go y medir, después de suprimida G1 el incremento e de la penetración inicial.



IMPORTANCIA DEL ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL SUPERFICIAL:

Permite medir la dureza de probetas y / o piezas de muy bajo espesor. La importancia del ensayo reside en que da la información directa del valor medido sin necesitar ningún tipo de cálculo (Escala verde en el comparador)

El ensayo de dureza Rockwell se basa en la determinación de la profundidad de penetración de un cuerpo llamado penetrador dentro de otro llamado probeta (material en estudio) se puede determinar la dureza de cuerpos duros o blandos, de espesor mínimo utilizando una gran variedad de escalas que se relacionan entre sí.

El método es sencillo y de fácil interpretación, requiere un mínimo de cuidados y conocimientos



DEFINICIONES:

El Ensayo Rockwell Superficial, es el ensayo realizado con algunas de las siguientes escalas: R15N, R30N, R45N para materiales duros y R15T, R30T, R45T. para los materiales blandos

El incremento de penetración e se mide en una escala cuya unidad, fijada arbitrariamente es 0.001 mm, El comparador tiene 100 divisiones.

Los penetradores utilizados son 2: Cono de Diamante con un ángulo de 120 grados y un radio de 0,2 mm. Bolilla de acero de 1/ 16 " de diámetro.





PREPARACION DEL INFORME PARA EL ENSAYO DE DUREZA

PASOS:

1ro. Responda las preguntas relativas a conceptos / pasos de la práctica 2do. Realice mediciones de dureza en las diferentes escalas vistas anteriormente (Brinell, Superficial y Normal) y explique conclusiones de los resultados obtenidos con el durómetro. Presentar en el informe las repuestas de los pasos anteriores (no las primeras hojas de explicación teórica / conceptos)

1ro. Responda las siguientes preguntas:

Ensayo en general, conceptos teórico / prácticos:


  1. Para que considera importante realizar medición de dureza en materiales, cite ejemplos

  2. Que condición física emplea el durómetro del laboratorio para medir dureza? (penetración, rayado, etc.)

  3. Que tipos de dureza podemos medir con el durómetro del laboratorio? (indique además las diferentes escalas que se pueden medir.

  4. Con el durómetro del laboratorio, a qué tipo de materiales le podemos medir dureza? (indique en general materiales y tipo de escala recomendada para medirle dureza.

  5. Que son las probetas de dureza, en que escala se utilizan, quien las certifica y para que se sirven?

  6. Que son los penetradores?, de que tipos hay? para que tipo de dureza se emplea cada uno y porque? (a modo orientativo puede ver la tabla del durómetro)

  7. Observando el comparador, cuantas escalas presenta en el cuadrante? De que depende usar una u otra escala? Cuál es el valor de las escalas expresada en milímetros a fondo de escala?

  8. Previamente a proceder a realizar un ensayo de dureza, que hay que tener en cuenta para preparar la maquina y de que depende? (Penetrador, base de apoyo, cargas, etc.)

  9. Una vez preparado el durómetro, que se recomienda medir previo a la medición de la pieza en cuestión? Para que se realiza lo anterior?

  10. Para que puede utilizar la tabla de comparación de dureza en diferentes escalas, cite ejemplos de aplicación práctica.

2do. Ensayo de dureza, proceder a realizar los ensayos en las escalas Brinell, Normal y Superficial y luego presentar los resultados obtenidos:



  1. Presentar los valores obtenidos para los ensayos de dureza Brinell*, mencionar material ensayado, escala empleada y valores obtenidos tanto por medición directa (conversión mediante escala de Rockwell C a Brinell) y por medición indirecta (lectura del diámetro de la impronta sobre el material medido y luego obtener el resultado de HB mediante la ecuación matemática.)

*Recordar incluir en el informe siempre el valor de la medición de la probeta patrón, indicar la escala, el valor de la misma según la indicación de la placa y valor obtenido en el ensayo (indicar diferencia)

  1. Presentar los valores medidos para los ensayos de dureza Rockwell Normal*?, mencionar material ensayado, escala empleada y valores obtenidos por medición directa (mediante la lectura del comparador del durómetro)

*Recordar incluir en el informe siempre el valor de la medición de la probeta patrón, indicar la escala, el valor de la misma según la indicación de la placa y valor obtenido en el ensayo (indicar diferencia)

  1. Presentar los valores obtenidos para los ensayos de dureza Rockwell Superficial*?, mencionar material ensayado, escala empleada y valores obtenidos por medición directa (mediante la lectura del comparador del durómetro)

*Recordar incluir en el informe siempre el valor de la medición de la probeta patrón, indicar la escala, el valor de la misma según la indicación de la placa y valor obtenido en el ensayo (indicar diferencia)

Ensayo de dureza, resultados obtenidos:

  1. Explique con sus palabras las conclusiones de las mediciones de dureza realizadas (puntos 11°, 12°, 13°.)


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