instituto politecnico nacional,practica de enyo vikers que tome con david anaya

Practica 2: Dureza Rockwell A y BLaboratorio de ensaye de materiales

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica Eléctrica

Unidad Profesional Ticóman

Ingeniería en Aeronáutica

Laboratorio de Ensaye de Materiales- TM

Ingeniería de Materiales

1era Práctica: Ensayo de Dureza Rockwell A y B

Profesor de laboratorio: David Anaya Gallegos

Profesor de Teoría: Víctor Manuel Sauce Rangel

Grupo: 3AM2

Turno: Matutino

Integrantes:

Meneses Alviso Daniel

Del Castillo Rodríguez Rodrigo David VoBo

López Gonzales Luis Adán Calificación:

Montoya Estrada Diego Armando

Elaboración de la Practica: 07/03/2014

Entrega de la Practica: 10/03/2014


Objetivo

Comprobar la dureza de una material mediante el ensayo de Dureza Rockwell A y B, y aprender el uso del equipo necesario para hacer la prueba.

Hipótesis

La dureza Rockwell de un acero como en el que hicimos la prueba es bajo debido a que usamos un material relativamente suave que nos arrojara un numero bajo en la escala Rockwell A y B.

Condiciones ambientales

Condiciones inicialesTemperatura 24 °CHumedad 30 %

Condiciones finalesTemperatura 24 °CHumedad 30 %


Materiales, herramientas y equipo utilizado

TORNILLO DE BANCO ARCO CON SEGUETA LIJAS DE AGUAGRADO:-240-320-600-1000

SECCIÓN CUBICA DE ACERO DE 10mm

PROBETA DE ALUMINIO 6061

PROBETA DE COBRE ELECTROLITICO

PROBETA DE LATON


DUROMETRO ROCKWELL

Marca : Mitutoyo

Modelo: AB-20


1.-Boton de encendido 2.-Boton de tipo de carga 3.-Caratula de lectura 4.-Seccion en C 5.- Marco de carga 6.-Porta identador 7.- Yunke porta-probetas 8.-Tornillo sin fin y fuelle cubre polvo 9.- Manivela de posicionamiento vertical 10.-Perilla selectora de cargas 11.-Tornillos niveladores 12.- Switch de inicio 13.- Base del equipo


Consideraciones teóricas

La normatividad aplicable para este tipo de pruebas son la: ASTM E18 y la NMX-B-119-1983

Las pruebas de dureza miden la resistencia a la penetración de la superficie de un material por un objeto duro. La dureza como término no está definida precisamente. La dureza, dependiendo del contexto, puede representar resistencia a ralladuras o penetración y una medida cuantitativa de la resistencia del material.

“El ensayo de dureza Rockwell 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). “*

Para determinar la dureza Rockwell se utilizan dos tipos de indentadores: el cónico-esferoidal de diamante y el de bola (acero o carburo de tungsteno) de varios diámetros.

El estándar define las características geométricas de los indentadores. El cono de diamante tiene un ángulo de 120 °. Las bolas son similares a las del método Brinell y tienen los siguientes diámetros: ∅ 1/16”; ∅ 1/8”; ∅ 1/4”; ∅ 1/2”.

Entre el número de Rockwell y la profundidad de la impronta h existe la siguiente dependencia:

Para el cono de diamante: HRA=100+ h0.002

Para la bola de acero: HRB=100+ h0.002

INDENTADOR DE PUNTA DE DIAMANTE

HRAIndentador de punta diamante (Brale)

0-100 HRA60 Kgf Materiales suaves y duros. Sin

tratamiento térmico


HRBEsfera de acero ø= 1/16"

0- 1001HRB100 Kgf Materiales suaves sin tratamiento

térmico y metálicos no ferrosos.

HRC

Indentador de punta de diamante (Brale) 0-80 HRC

150 Kgf Materiales duros con tratamientos térmicos.

De estas fórmulas se deduce por cada unidad Rockwell corresponde una unidad de penetración igual a 0,002 mm y que el valor de dichas unidades debe de ser restado de cierto “tope” para que haya coherencia: a menor profundidad de penetración mayor será el número Rockwell y viceversa.

En la actualidad no hay necesidad de usar esta formulas ya que las maquinas automáticamente hacen esta conversión y la muestran directamente el número de dureza en el dial.

Se deberá usar una maquina calibrada sobre una superficie completamente plana para después tomar la medida en forma perpendicular al dial.

La forma en la que se representa la dureza Rockwell es:

nHRLetra

n es la carga aplicada en Kg.HR es el identificador del ensayo Rockwell

Letra va a continuación de HR y es la letra correspondiente a la escala usadaCuando se usa un identador de bola se pone después de la Letra una W si es de carburo de tungsteno o

una S si es de acero.

Alcances de la norma ASTM E18

Este método de prueba de prueba cubre la determinación de Dureza Rockwell y Dureza superficial Rockwell de materiales metálicos, incluyendo los métodos de verificación de máquinas para pruebas de dureza Rockwell y la calibración de bloques para pruebas de dureza estandarizados.

Los valores establecidos en inch-pound son considerados como estándar, mientras que las unidades SI son tomadas para información únicamente. Este estándar no pretende hablar de todo lo referido a la seguridad, si hay algo asociado con su uso, es la responsabilidad de los usuarios de este estándar establecer una apropiada práctica de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de sus limitaciones antes de su uso.


Ensayo de dureza Rockwell A

En este tipo de pruebas se utiliza un equipo para dureza Rockwell calibrado sobre una superficie plana, se utiliza para realizar la identación un indentador de cono de diamante que tiene un ángulo de 120 ± 0.1°

El principio de dureza Rockwell es dividido en tres pasos de aplicación y retiro de la carga.

1. El indentador es llevado en contacto con el espécimen de prueba, y la fuerza preliminar es aplicada. Después de sostener la fuerza de prueba preliminar por un tiempo específico, la profundidad de la base de la identacion es medida.

2. La fuerza sobre el indentador es incrementada a un rango controlado por medio de la adición de una fuerza de prueba F1 para alcanzar una fuerza total F. la fuerza total de prueba es sostenida por un tiempo establecido.

3. La fuerza de prueba es quitada, regresando a la fuerza de prueba preliminar (F).Después de mantener la fuerza de prueba por un tiempo específico, la profundidad de la indentacion es medida. El valor de la dureza Rockwell es derivado de la diferencia h de la profundidad de la indentacion final y de la base mientras está bajo la fuerza de prueba preliminar. La fuerza de prueba preliminar es quitada y el identador es removido de la muestra de prueba.

Ensayo de dureza Rockwell B

En este tipo de pruebas se utiliza un equipo para dureza Rockwell calibrado sobre una superficie plana, se utiliza para realizar la identacion una bola cuya dureza no deberá se menor a 1500 HV1, la densidad de la bola de carburo de tungsteno debe ser de 14.8 ± 2g /cm3 y una composición de:

Cobalto (Co) 5.0 a 7.0 %

Carburo 2 %

Carburo de Tungsteno (WC) balanceado

La dureza de la superficie no deberá ser menor que 746 HV1

Los pasos a seguir son los tres mismos que en el de dureza Rockwell A con la excepción del cambio del identador conico a uno de bola .


Desarrollo de la práctica

Esta parte explicará y describirá, todos y cada uno de los pasos y/o procedimientos que se llevaron a cabo en la práctica, para determinar la dureza de un material, con la finalidad de que pueda ser repetible y reproducible en cualquier laboratorio con el equipo necesario y bajo las mismas condiciones.

Se compró una solera de acero de 10mm de lado y 1.5m de largo, para obtener la sección para la el ensayo dicha solera se cortó con una segueta, los primeros cortes fueron a cada 1 cm, lo cual obtuvimos secciones de 10x10 mm, con la sección a la que se le realizara el ensayo tenemos que asegurarnos que la sección transversal de nuestra sección sea los más plana posible. El proceso que se le realizo a la sección transversal de la probeta fue el de lijado, para que la superficie donde se efectuará el ensayo fuese lo más plana posible (con lijas de grado 600, 800, 1000, 1200).

Se procedió a realizar el ensayo de DUREZA ROCKWELL sobre una probeta de 10x10 mm de acero; dicha probeta fue preparada con anticipación, con las especificaciones antes mencionadas.

Para poder empezar con el ensayo, primero se verifico que el Durómetro estuviese nivelado para que nuestra identacion fuese lo más perpendicular posible al plano transversal de la probeta, lo cual se logró colocando un nivelador de burbuja sobre el yunque porta probeta y verificar que la burbuja quedase en el centro del nivelador.

Ya que este nivelado, procedimos a verificar que el equipo estuviese calibrado, pero en este caso no contamos con los conocimientos para poder hacerlos nosotros, ni tampoco con un especialista que nos apoye, así que procedimos a realizar una prueba sobre un bloque patrón, este ya tiene especificado su

dureza. Nosotros solo hicimos las mediciones pertinentes para determinarla.

El procedimiento para obtener la dureza del bloque patrón es en primer lugar determinar qué tipo de ensayo Rockwell se debe realizar el bloque patrón especifica que ensayo se le debe realizar y en base al ensayo se utiliza el identador adecuado ya sea el de punta diamante o de esfera de acero de un dieciseisavo de pulgada posteriormente colocar el identador en el porta-identador y después el bloque patrón sobre el yunque porta probeta y con ayuda de la manivela de posicionamiento vertical (figura

Figura 1


1), subimos el yunque hasta una distancia adecuada aproximadamente 10 cm para poder elegir el punto donde podemos hacer la prueba que tiene que ser a una distancia de 1 mm de radio de todas las pruebas anteriores, al hacer uso de la manivela de posicionamiento vertical, la cual gira el tornillo sin fin, deber girarse con cuidado con una fuerza controlada y constante para que el equipo no sufra daños ni se accione el botón de inicio de prueba que se encuentra en la parte de enfrente del durómetro, esto se logra colocando las manos a los costados de la manivela y girando alternando ambas manos.

Posteriormente procedemos a encender el equipo con el switch ubicado al costado y después a girar la manivela de posicionamiento vertical hasta hacer contacto, en el momento de contacto se comenzara a aplicar presión al bloque patrón se tiene que mirar la caratula y hacer pasar la aguja vertical por el cero dos veces antes de llegar al cero por tercera vez se debe de tener cuidado y mover la manivela muy lentamente de tal manera que las dos agujas se encuentren en el cero simultáneamente una vez de encontrar las agujas en el cero, a continuación se accionara el botón de inicio de prueba y después de 5 segundos la caratula mostrara en la escala negra el número de dureza obtenido el cual se reportara en la sección de resultados.

Al obtener el resultado se moverá la manivela al sentido contario para liberar presión y se continuara hasta que la mano tenga el suficiente espacio para retirar el bloque patrón. Por último se retirara el identador usado y se apagara el equipo.

Se utilizara el mismo procedimiento para realizar la prueba en la probeta de acero 10-18, en este caso será un ensayo de dureza Rocwell A debido a la poca dureza que presenta el acero 10-18, se utilizara un identador de punta diamante,al momento de obtener los resultados se despreciara el primero y se realizara nuevamente 5 veces como mínimo para obtener un promedio y dar un resultado adecuado (como se muestra en la figura 2 y 3) y se reportara el número de dureza en la sección de resultados.

Figura 2 Figura 3


Al terminar este ensayo ser realizar el mismo procedimiento para realizar la prueba de tipo Rockwell B con materiales de tipo Aluminio 60-61, Cobre electrolítico y Latón los cuales también se reportaran en esta práctica en la sección de resultados.

En la segunda parte del ensayo también es necesario realizar la dureza Rockwell en escala B ya que el ensayo realizado a la probeta de acero fue en una escala A.

El ensayo para obtener la dureza en escala B se utilizó el mismo durómetro, el cambio que tiene es solo el identador; el identador para Rockwell B es una esfera de un dieciseisavo de pulgada. Para realizar el cambio de identador se tiene que colocar la mano de bajo del identador de punta de diamante para evitar que se caiga(figura 4) y se dañe y solo basta con retirarlo. Para colocar el identador de esfera también es sencillo, solo con colocarlo en el porta-identador queda colocado.

Ahora el ensayo se realizará sobre una muestra de latón (amarilla), cobre electrolítico (marrón) y aluminio (gris brillante) (figura 5).

Se aplicara un carga de 100 kgf, esta carga se le aplica a materiales suaves sin tratamientos térmicos y metales no ferrosos. Esta carga la podremos seleccionar con la perilla selectora de carga girándola (figura 6) hasta seleccionar la carga que necesitamos (100kgf) .

Figura 4

Figura 5

Figura 6


Al realizar el ensayo sobre estas tres muestras es de la misma manera que sobre la probeta de acero; la muestra se desliza sobre el yunque porta probeta y con ayuda de la manivela de posicionamiento vertical, subimos el yunque hasta que la muestra toque el identador (figura 7).

Ahora le aplicaremos la precarga de 10 kgf con ayuda de la manivela de posicionamiento vertical, con ayuda del la carátula podremos saber cuando son estos 10 kgf ; la aguja recta tiene que cruzar tres veces la aguja curva después de esto las agujas quedaran empalmadas (figura 8) y ese será el momento en el cual podremos realizar la prueba.

Ahora solo basta con presionar el botón de “start” en el durómetro para que este empieza a aplicar la carga necesaria que requiere el ensayo.

El equipo como ya sabemos, nos proporciona el valor de la dureza en la escala B, recordando que tenemos que fijarnos en la escala de color rojo, ya que esta es para el identador que estamos utilizando; aquí no necesitamos ayuda de cálculos matemáticos para saber la dureza de los materiales.

Para liberar el material una vez que el equipo ya realizo la prueba, basta con girar la manivela de posicionamiento vertical en sentido antihorario hasta que el identador se separe del el material, cuidando de que el identador no se salga del porta identador.

Este procedimiento lo realizaremos tres veces, una para cada material que tenemos. El ensayo se realizo para los tres materiales antes mencionados y los valores de dureza obtenidos se reportaran en la parte de resultados de esta practica.

Figura 8

Figura 7


Cálculos y resultados

Dureza Rockwell A

Acero 1018Datos de la practica

1 2 3 4 5 660.5 61 61 61 61 61

Dureza Rockwell B

Muestras Aluminio (6061) Cobre (electrolitico) Laton

Dureza 59.5 31 73

Notacion de la dureza HRB59.5 HRB31 HRB73

Conclusiones

Daniel Meneses Alviso

Esta práctica nos sirvió para conocer los procedimiento de como operar y realizar una prueba de dureza Rockwell A y B, y la síntesis de la toma de la información por medio de la máquina que solo da los valores y para su uso además de la notación para este tipo de pruebas, son más rápidas y de menor procedimiento que una de Brinell pero no menos meticulosa. Son más amplias las pruebas de dureza Rockwell ya que se pueden hacer en varios materiales de diversas durezas con la única condición de intercambiar el indentador dependiente de la clasificación del material.

RODRIGO DEL CASTILLO

En base al ensayo de dureza Rockwell realizado en esta práctica se puede concluir que el objetivo fue cumplido de manera exitosa, siguiendo un procedimiento adecuado para la manipulación del durómetro de dureza Rockwell. El resultado obtenido del ensayo que se llevó acabo fue un resultado acorde con las


características de un metal de bajo carbono o hipoeutectiode de esta manera se comprobó que la hipótesis fue acertada.

Montoya Estrada Diego Armando

Al término de la práctica de: “ensayo de dureza rockwell”, se puede observar que el objetivo de la misma se cumplió de forma satisfactoria al obtener el conocimiento necesario para la realización de dicho ensayo, así como al obtener un valor de dureza cercano al esperado, para cada material ensayado. Los resultados de acuerdo a la hipótesis son bastante aceptables comprobándose que los materiales ensayados cuentan con valores de dureza bajos, siendo útiles para la industria por su fácil maquinado y modelado de acuerdo a las necesidades del ser humano.

LOPEZ GONZALEZ LUIS ADAN

En este ensayo sobre la dureza Rockwell aprendimos sobre el manejo adecuado de un durómetro para dureza Rockwell. Obtuvimos la dureza de una probeta de acero, la cual es consistente con la concentración de carbono que posee dicha probeta , recordando que entre mas carbono contenga el material; es mas duro. Se comprobó que en cuanto sea mayor la presencia de carbono en los materiales metálicos los vuelve mas duros y gracias a esto sus propiedades mecánicas cambian.

También existen varias escalas que dividen los materiales en cuanto a dureza, esto nos ayuda a clasificarlos de una manera mas acertada; a que tipo de trabajos mecánicos podemos someterlos.

Bibliografía

http://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/E18-05.htm

Donald, Askelad. Ciencia e ingeniería de los materiales, 3° Edición, Internacional Thomson, 1998.

http://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/E18-05.htm

instituto politecnico nacional,practica de enyo vikers que tome con david anaya

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