Final Tecmec Ensayo Destructivo

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

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TECNOLOGIA MECANICA INGENIERO ALEJANDRO ROMERO MEJIA

INGENIERIA INDUSTRIAL QUINTO SEMESTRE

TTE.RAUL ENRIQUE CASTRO LANDA

JOSE ALBERTO MAIDANA CANO

VANIA LAEJANDRA PIEROLA CAMARGO

KARELYN RIVERO THAINE

JUAN MARCELO ROJAS AYLLON

TECNOLOGIA MECANICA

INGENIERO ALEJANDRO ROMERO MEJIA


ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA | .

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OBJETIVOS

GENERALES

El objetivo general del trabajo es estudiar y analizar los distintos tipos de ensayos destructivos

ESPECIFICOS

Identificar los distintos ensayos destructivos

Determinar que datos podemos obtener atravez de los mismos

Identificar los requerimientos necesarios para realizar estos ensayos

Comprobar su utilidad practica en el ambiente de un ingeniero industrial

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ENSAYO DE TRACCION

Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. El ensayo destructivo más importante es el ensayo de tracción, en donde se coloca una probeta en una máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil. Un esquema de la máquina de ensayo de tracción se muestra en la Figura

1.

La máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga aplicada, las máquinas poseen un plotter que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leída.

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La Figura 2 muestra el gráfico obtenido en una máquina de ensayo de tracción para un acero.

Las curvas tienen una primera parte lineal llamada zona elástica, en donde la probeta se comporta como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitud inicial. Se tiene entonces que en la zona elástica

se cumple:

Cuando la curva se desvía de la recta inicial, el material alcanza el punto de

fluencia, desde aquí el material comienza a adquirir una deformación permanente. A partir de este punto, si se quita la carga la probeta quedaría más larga que al principio. Deja de ser válida nuestra fórmula 0 y se define que ha comenzado la zona plástica del ensayo de tracción. El valor límite entre la zona elástica y la zona plástica es el punto de fluencia (yield

point) y la fuerza que lo produjo la designamos como:

Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de

cada acero, para llegar a un máximo en Entre y la probeta se alarga en forma

permanente y repartida, a lo largo de toda su longitud.

En la probeta muestra su punto débil, concentrando la deformación en una zona en la cual se forma un cuello. La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura. La figura 3 muestra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luego de la ruptura.

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La figura 4 ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciales necesarias.

Figura 4

Analizando las probetas después de rotas, es posible medir dos parámetros: El alargamiento final

(Figura 5) y el diámetro final , que nos dará el área final

Figura 5

Estos parámetros se expresan como porcentaje de reducción de área y porcentaje de

alargamiento entre marcas :

Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen la ductilidad del material, que es la capacidad para fluir, es decir, la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse. La fragilidad se define como la negación de la ductilidad. Un material poco dúctil es frágil. La Figura6 permite visualizar estos dos conceptos gráficamente.

El área bajo la curva fuerza - desplazamiento ( representa la energía disipada durante el

ensayo, es decir la cantidad de energía que la probeta alcanzó a resistir. A mayor energía, el material es más tenaz.

A partir de los valores obtenidos en el gráfico Fuerza-Desplazamiento, se puede obtener la curva Esfuerzo-

Deformación . El esfuerzo , que tiene unidades

de fuerza partido por área, ha sido definido anteriormente, la deformación unidimensional:

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FRACTURAS Las fracturas por tensión se clasifican en cuanto a su forma, textura y color. Con respecto a su forma

pueden ser simétricas, de cono o cráter, planas o rectangulares. Por su textura pueden ser sedosas,

grano fino, grano grueso, granular, fibrosas, o astilladas. Por su color pueden ser cristalinas, vidriosas

o mates.

Como ejemplo tenemos que una pobreta de acero suave cilíndrica presenta u tipo de fractura de

cono y cráter, de textura sedosa. El hierro forjado presenta una fractura dentada y fibrosa mientras

que la fractura típica del hierro fundido es gris, plana y granulada.

Requerimientos para probetas de tensión

Aunque ciertos requerimientos fundamentales pueden establecerse y ciertas formas de probetas se acostumbran usar para tipos particulares de ensayos, las probetas para ensayos den tensión se hacen en una variedad de formas. La sección transversal de la probeta es redonda, cuadrada, o rectangular. Para los metales, si una pieza de suficiente maquinada, se usa comúnmente una probeta redonda; para láminas y placas en almacenamiento usualmente se emplea una probeta plana. La porción central del tramo es usualmente (aunque no siempre), de sección menos que los extremos para provocar que la falla ocurra en una sección donde los esfuerzos no resulten afectados por los dispositivos de sujeción. El tramo de calibración es el tramo marcado sobre en cual se toman las mediciones de alargamiento o extensómetro.

La forma de los extremos debe ser adecuada al material, y tal, que ajuste debidamente en el dispositivo de sujeción a emplear. Los extremos de las probetas redondas pueden ser simples, cabeceados, o roscados. Los extremos simples deben ser suficientemente lagos para adaptares a algún tipo de mordazas cuneiformes. Las probetas rectangulares generalmente se hacen con extremos simples, aunque éstos ocasionalmente pueden ser cabeceados o contener un orificio para aplicar presión con perno.

La relación entre el diámetro o ancho del extremo y el diámetro o ancho de la sección reducida, es determinada en gran parte por la costumbre, aunque para los materiales quebradizos es importante tener los extremos suficientemente grandes para evitar la falla a la acción de las mordazas.

Si una probeta es maquinada de material más grande, la reducción debe ser cuando menos suficiente para remover todas las irregularidades superficiales. La transición del extremo a la sección reducida debe hacerse por medio de un bisel adecuado para reducir la concentración del esfuerzo causada por el cambio brusco de sección; para los materiales quebradizos, esto es particularmente importante.

El efecto del cambio de sección sobre la distribución del esfuerzo, es prácticamente inapreciable a distancias mayores de más o menos o dos diámetros desde el cambio. Para obtener una uniforme distribución del esfuerzo, a través de las secciones críticas, la porción reducida de la pieza frecuentemente se hace con los lados paralelos a todo su largo, aunque muchos tipos de probetas se hacen con un desviaje gradual desde ambos lados de la sección reducida hasta su tramo central.

Las probetas de algunos materiales, son curvas a lo largo de toda la porción central de su longitud para impedir la ruptura en o cerca de las grapas; en esas probetas, el esfuerzo no es uniforme sobre la sección crítica; y todas las dimensiones de la probeta deben normalizarse para obtener resultados

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comparables. Una probeta debe ser simétrica con respecto a un eje longitudinal a toda su longitud, para evitar la flexión durante la aplicación de la carga.

La longitud de la sección reducida depende de la clase de material a ensayar y las mediciones a tomar. Con los metales dúctiles, para los cuales el alargamiento o la reducción del área hayan de determinarse, la longitud debe ser suficiente para permitir una ruptura hibido

s por la masa de los extremos. Con los materiales dúctiles, para los cuales el alargamiento es muy pequeño y no se mide, y para los que la fractura es plana, la longitud de la sección reducida puede ser relativamente corta.

El tramo de calibración siempre es un poco menor que la distancia entre las cabeceras, pero la práctica con respecto a la relación entre estos dos tramos no es uniforme. Si se han de tomar mediciones de extensómetro, se considera deseable que el tramo de calibración sea más corto que la distancia entre las cabeceras; cuando menos el equivalente a dos veces el diámetro de la probeta. Los puntos extremos del tramo calibrado deben ser equidistantes del centro del tramo de la sección reducida.

El porcentaje de alargamiento de una probeta de metal dúctil de diámetro dado, depende del tramo de calibración a lo largo del cual se toman las mediciones. Se ha establecido por medio de muchos ensayos que el alargamiento es prácticamente constante para piezas de varios tamaños, si las piezas son geométricamente similares. Par las probetas cilíndricas de metales dúctiles, la ASTM (ASTM E 8) exige un tramo de calibración de cuatro veces el diámetro. Para las probetas mayores de metal ferroso, varias especificaciones de la ASTM (ASTM A 7, A 15) utilizan algún tramo de calibración y algún grueso o diámetro como base; y el efecto de los diferentes gruesos o diámetros se toma en cuenta por medio de deducciones del alargamiento permisible, de acuerdo con una regla estipulada.

Probetas estándar

La probeta de tensión redonda para metales dúctiles ASTM estándar, frecuentemente se hace de 0.505 pulgadas de diámetro para tener un área secciona exactamente de 0.200 Pueden

utilizarse probetas más pequeñas, siempre y cuando el tramo de calibración sea de cuatro veces el diámetro de la probeta.

Si se hace un adelgazamiento, la diferencia de diámetro entre los extremos y el centro del tramo de calibración, no debe exceder de 1% aproximadamente. Las ligeras variantes de estos tipos de probetas pueden encontrarse en varias especificaciones particulares.

La probeta ASTM Estándar para matrices metálicas fundidas es de 0.25 plg de diámetro y lleva una barra de 3 plg de radio y un tramo de calibración de 2 plg. Las probetas provenientes de barras, o varillas o alambres, usualmente tienen el área seccional completa del producto que representan.

Cuando resulta práctico, el tramo de calibración debe tener cuatro veces el diámetro de la probeta,

aunque para tamaños de plg y menores, se usa frecuentemente un tramo de calibración de 10 plg

Los ensayos de tensión de cable de alambre se realizan sobre tramos cortados de cable comercial, los extremos se sujetan en moldes especiales rellenados con zinc, que haya sido vertido en estado de decrecimiento alrededor de los extremos aplanados del cable. Los tubos pequeños (de 1 plg o menos) se ensayan a pleno diámetro. Se insertan tapones metálicos de ajuste apretado, en los extremos, hasta una profundidad suficiente para permitir que los sujetadores abracen la probeta son causar el colapso del tupo. Los tapones no deben extenderse hasta aquella parte de la probeta sobre

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la cual se mide la longitud (ASTM E 8). Para los tubos mayores que no pueden ensayarse a plena sección, las probetas longitudinales usualmente se cortan, aunque las probetas transversales son ocasionalmente permitidas (ASTM A 106).

Las probetas circulares según la norma, deben cumplir los siguientes parámetros:

DETERMINACION DE PROPIEDADES, ESFUERZOS UNITARIOS INDICES DE

DUCTILIDAD Y MODULOS Las propiedades mecánicas de los metales y aleaciones son de importancia en ingeniería las cuales

se obtienen en un ensayo de tracción o tensión y son las siguientes:

Esfuerzo en el límite elástico

Modulo elástico

Modulo de resilencia

Esfuerzo de fluencia

Esfuerzo máximo a la tensión

Esfuerzo a la ruptura

Esfuerzo real

Deformación total

Deformación unitaria longitudinal

% de alargamiento o elongación

Deformación unitaria transversal

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% de estricción o reducción de área

% de carbono

Tenacidad

Modulo de tenacidad

A continuación se indican todas las formulas que se usan en un ensayo de tensión:

a) ESFUERZO EN EL LIMITE ELASTICO

b) MODULO DE ELASTICIDAD

c) RESILENCIA: CAPACIDAD DEL MATERIAL DE ABSORBER ENERGIA HASTA EL LIMITE ELASTICO

d) MODULO DE RESILENCIA

e) ESFUERZO DE CEDENCIA (FLUENCIA)

En general el esfuerzo de cedencia siempre está bajo del 60% del esfuerzo máximo.

f) ESFUERZO MAXIMO

g) ESFUERZO DE RUPTURA

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h) ESFUERZO REAL

i) DEFORMACION TOTAL

.

.

j) DEFORMACION UNITARIA LONGITUDINAL

k) % DE ALARGAMIENTO O ELONGACION

l) DEFORMACION UNITARIA TRANSVERSAL

m) % DE ESTRICCION O REDUCCION DEL AREA

n) % DE CARBONO

o) TENACIDAD: CAPACIDAD DEL MATERIAL DE ABSORVER ENERGÍA HASTA LA RUPTURA(ÁREA

BAJO LA CURVA CARGA DEFOMACION)

La capacidad de un material para resistir cargas de impacto, a menudo se le conoce

como tenacidad del material (para el cálculo se requiere trazar la grafica).

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o o o o

p) MODULO DE TENACIDAD

PROCEDIMIENTO PARA EFECTUAR EL ENSAYO DE TENSION EN UNA MAQUINA

UNIVERSAL

La probeta para ser ensayada se le debe aplicar una prueba de dureza, conociendo su dureza se calcula el esfuerzo máximo. Conociendo el esfuerzo máximo y el área de la sección transversal e conocerá la carga máxima”P”, se le multiplica por el factor 1.25 para así determinar la maquina idónea para el ensaye.

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En segundo lugar, se pinta la sección calibrada con azul de Prusia, ya que la tinta seca, se

marca el centro de la probeta, a partir de este centro se tiene que marcar dos rayas a toda la

sección a 25 mm: la distancia entre las rayas es de 50mm.

Ensayo de tracción de probetas de láminas finas de aluminio con

extensometría de vídeo (ASTM E8)

Las aplicaciones de ensayos de tracción de láminas de metal requieren el uso de un extensómetro para cumplir los requisitos de precisión de los estándares de ensayo ASTM e ISO correspondientes. En algunos casos, el grosor de las probetas puede ser demasiado fino para usar un extensómetro de varilla tradicional. Especialmente, al realizar ensayos de hojas de metal (< 0,020"), donde los bordes afilados suponen una concentración de alta resistencia en la probeta, así como la masa del extensómetro que cuelga sobre la probeta, lo que puede causar una rotura prematura.

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Hemos visto que la extensometría de vídeo no suele usarse en estas aplicaciones, ya que la mayoría de los clientes del sector metálico utilizan extensómetros de contacto tradicional y confían en la fiabilidad de los resultados. Los desarrollos en la tecnología de la extensometría ofrecen a los clientes de los ensayos de metales otras opciones, como nuestro extensómetro de vídeo avanzado (AVE). No sólo esta solución evita la rotura prematura de las probetas y reduce el mantenimiento necesario causado por el desgaste en los bordes afilados, sino que también aumenta la productividad y simplifica los ensayos. El objetivo de este ensayo es demostrar la precisión y la fiabilidad del AVE de Instron para realizar ensayos de probetas de aluminio finas. Para este ensayo, usamos nuestro sistema de ensayo universal 5582 con un AVE con lentes de campo de visión (FOV) de 200mm, una célula de carga de 10 kN y mordazas neumáticas de 5 kN con superficies serradas. Hemos utilizado una velocidad de ensayo de 3 mm/min hasta que se alcanzó una desviación de la afluencia de 0,2% y, después, hemos cambiado a una velocidad de 25 mm/min hasta la rotura. Hemos capturado resultados de los ensayos con nuestro software de ensayo de materiales Bluehill®. Con esta configuración de ensayo, hemos podido realizar ensayos correctos de todas las probetas de la muestra, con la rotura produciéndose siempre en el área de alargamiento. Este ensayo mostró la posibilidad de repetición y viabilidad del AVE para medir la deformación. Lo recomendaríamos para futuras aplicaciones. Información acerca de esta solución

Relacionado con normas ASTM E8 | JIS Z2241

Tipo de probeta: Palanca

Materials: Metales

Tipo de ensayo: Tracción

Sector empresarial: N/A

Ensayos de tracción con temperatura elevada de materiales

metálicos (ASTM E21)

ASTM E 21 cubre los métodos de ensayos de tracción para determinar la resistencia a la fluencia, la resistencia a la tracción, el alargamiento y la reducción del área de metales a temperaturas elevadas. Los tamaños de las probetas descritos en ASTM E 8 suelen ser adecuados para los ensayos de E 21. De acuerdo con E 21, las probetas deben ser redondas siempre que las dimensiones de los materiales lo permitan; unas excepciones serían materiales en láminas o tiras. Como en E 8, la proporción de la longitud del indicador y el diámetro debe ser de 4. Asegúrese de que la carga se aplica todo lo axialmente posible. Para facilitarlo, E 21 recomienda usar extremos roscados en probetas redondas o una geometría de los extremos adecuada para cumplir este requisito. Cuando se utiliza una probeta rectangular y hay suficiente material, pueden usarse extremos con reborde alargado que permitan colocar las mordazas fuera del horno. ASTM E 21 requiere un equipo de ensayo que cumpla la exactitud especificada en ASTM E 4, junto con mordazas y un dispositivo de calefacción que utiliza una resistencia eléctrica o un mecanismo de radiación. El aire que rodea a la probeta debe tener unas condiciones de presión atmosférica. Debe usarse un extensómetro de clase B-2, de acuerdo con E 83, cuando se está determinando el límite

de fluencia.

http://www.instron.com.ar/wa/acc_catalog/detail.aspx?aid=4643

http://www.instron.com.ar/wa/product/Floor-model-universal-tensile-testing-systems.aspx



http://www.instron.com.ar/wa/acc_catalog/subcat_list.aspx?gid=2&gname=Load+Cells

http://www.instron.com.ar/wa/acc_catalog/prod_list.aspx?cid=921&cname=Pneumatic%20Side%20Action%20Grips

http://www.instron.com.ar/wa/acc_catalog/prod_list.aspx?cid=852&cname=Screw%20and%20Pneumatic%20Side%20Action%20Grip%20Jaw%20Faces

http://www.instron.com.ar/wa/product/Bluehill2-Materials-Testing-Software.aspx

http://www.astm.org/Standards/E8.htm

http://www.webstore.jsa.or.jp/webstore/Com/FlowControl.jsp?lang=jp&bunsyoId=JIS+Z+2241%3A1998&dantaiCd=JIS&status=1&pageNo=0

http://www.instron.com.ar/wa/solutions/solutions_by_element.aspx?ParentID=322


http://www.instron.com.ar/wa/solutions/test_types.aspx?ElementID=107

http://www.instron.com.ar/wa/glossary/Yield-Strength.aspx

http://www.instron.com.ar/wa/glossary/Yield-Strength.aspx

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Para garantizar resultados precisos, nuestras series de equipos de ensayos universales cumplen o exceden las especificaciones de precisión requeridas por ASTM E 21. Al realizar ensayos de probetas de tipo rectangular de hasta 350 °C (660 °F), nuestra solución recomendada incluye una serie de mordazas de acción de cuña mecánica de alta temperatura con superficies planas serradas. En caso de probetas redondas, usamos superficies serradas en V. Por encima de la temperatura mencionada, tenemos éxito usando varillas alargadoras de tracción con soportes de probetas que tienen roscas hembra que coinciden con los extremos de la probeta. Con respecto al dispositivo de calentamiento, para rangos de temperatura de hasta 600 °C ( 1110 °F) solemos usar nuestras cámaras ambientales de la series 3119, y para temperaturas de hasta 1200 °C (2200 °F),

nuestra solución sugerida es un horno, como el modelo de horno dividido SF-16 3.

Ofrecemos soluciones de extensometría eficaces para los ensayos de tracción de metales. Nuestros extensómetros cumplen o exceden las clasificaciones de precisión indicadas en ASTM E 83. Sugerimos usar nuestra serie W-E440 de extensómetros axiales de alta temperatura para ensayos de hasta 540 °C (1000 °F) en una cámara ambiental. Los extensómetros de las series W-418 o W-

E405 son una solución ideal para usarlos con el horno SF-16 hasta 1200 °C (2200 °F).

Información acerca de esta solución

Relacionado con normas

ASTM E8 | ASTM E21

Tipo de probeta: Rectangular | Redonda | Tira

Materials: Metales

Tipo de ensayo: Tracción

Sector empresarial:

Aeroespacial y proveedores | Productos de consumo/industriales | Ministerio de transporte | Gobierno/Defensa | Automotriz/Camiones/Ferrocarril/Construcción Naval

Ensayo de Dureza

DUREZA

Existe gran variedad en lo que respecta a durómetros por que los hay para probar polímeros, cerámicos, metales y materiales compuestos.

El durómetro tipo A-2 se usa para probar hule y plásticos suaves.

El tipo D para probar hules y plásticos duros.

Estos durómetros difieren principalmente por el punto de penetración, la magnitud de la carga

aplicada al penetrador por medio de un resorte calibrado.

http://www.instron.com.ar/wa/product/Universal-Electromechanical-Systems.aspx

http://www.instron.com.ar/wa/acc_catalog/prod_list.aspx?cid=462&cname=Pull%20Rods%20and%20Push%20Rods%20for%20Environmental%20Chambers

http://www.instron.com.ar/wa/acc_catalog/prod_list.aspx?cid=461&cname=Environmental%20Chambers

http://www.instron.com.ar/wa/acc_catalog/prod_list.aspx?cid=465&cname=Furnaces

http://www.instron.com.ar/wa/acc_catalog/prod_list.aspx?cid=445&cname=High%20Temperature%20Extensometers%20%28







http://www.instron.com.ar/wa/solutions/test_types.aspx?ElementID=107








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El durómetro tipo D tiene el penetrador mas agudo y mas fuertemente cargado, el resorte que acciona la penetración de la punta.

La dureza obtenida con estos durómetros es una medida de la profundidad de penetración: la cual varía desde 100 para una penetración o dependiendo de la profundidad de penetración la dureza se

indicara automáticamente en la escala de la caratula: la máxima penetración es de 100 milesimas.

MATERIALES DE PRUEBA

El ensayo se puede aplicar a materiales ferrosos, no ferrosos, aleaciones por jemplo:

Hierro maleable

Aceros

Aluminios

Cobre

El espesor de la probeta debe cumplir lo especificado en la norma que es : en la superficie opuesta al ensayo no deben aparecer huellas u otras marcas por lo tanto es espesor debe ser cuando menos 10 veces la profundidad de la huella. La distancia del centro de la huelñla a la orilla de la probeta debe

ser cuando menos 3 veces el diámetro de la misma.

Las caras de la probeta deben ser paralelas. Una de las caras de la probeta debe de estar pulida con

un material de tipo fino, con el fin de evitar malos ensayos por impurezas.

La prueba debe ser realizada un mínimo de tres veces.

La probeta debe tener un mínimo de 10 veces la profundidad de la huella.

La separación entre las huellas de diferentes ensayos deberá ser de un mínimo de dos

veces el diámetro de la huella.

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PROCEDIMIENTOS Y METODOS DE PRUEBA

Se aplica a metales se clasifican entres grupos:

Burdo

Rebote

Penetración

ENSAYO TIPO RAYADO

Es para determinar la resistencia que opone un material usando diferentes minerales o polvos; este método también se conoce como rasguño de la escala de MOHS establecido en 1882. La escala mineralógica esta formada por diez materiales que van desde le más suave al más duro, los

minerales ocupados fueron numerados en la forma siguiente:

1. Talco laminar 2. Yeso cristalizado 3. Calcio 4. Fluorita (Espato flúor) 5. Apatita 6. Feldespasto 7. Cuarzo 8. Topacio 9. Corindón (Zafiro)

10. Diamante

METODO DE ESMERILADO ENSAYO DE CHISPA

La prueba de la chispa producida por una muela, usando materiales ferrosos el cual consiste en tomar una muestra del material que se requiere conocer su dureza, pasándolo sobre la piedra de esmeril, la chispa puede ser de diferente coloración, intensidad y forma; en función de la dureza será la cantidad del material arrancado.

ENSAYO DE DUREZA DINAMICO

Los primeros ensayos fueron los de RODMAN, el experimento con un penetrador piramidal en 1881. Investigaciones posteriores se llevaron a cabo utilizando un pequeño martillo con extremo esférico comprobando los ensayos de RODMAN. El escleroscopio de SHORE probablemente el dispositivo

mas utilizado de tipo dinámico, en el cual el rebote determina la dureza del material.

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DUREZA DE PENETRACION

Es el más empleado de la industria actualmente y se basa en la medición de una huella que produce un penetrador al incidir sobre la superficie de un material bajo una carga determinada. Son Brinell,

Rockwell, Vickers y Knoop.

Ensayo Brinell:

Este ensayo se utiliza en materiales de durezas bajas. Utiliza penetradores en forma de bolas de diferentes diámetros; estos pueden ser de acero templado o de carburo de tungsteno. Utiliza cargas normalmente hasta 3000 kilogramos, las cuales se pueden normalizar de acuerdo con la siguiente fórmula:

Donde:

Aunque existen algunas maquinas de ensayo de Brinell que dan una lectura directa, normalmente, para determinar el número de dureza, se utiliza la siguiente fórmula:

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Este método fue creado por el ingeniero Juan Augusto Brinell en 1900

Consiste fundamentalmente en oprimir una esfera de acero endurecido contra una probeta

manteniendo la carga durante un tiempo determinado, de acuerdo con la norma Mexicana:

NMX-B-116-1996-SCFI Industria siderúrgica.- Determinación de la Dureza Brinell en materiales

metálicos. Métodos de prueba (ASTM – E-140 -1988)

La norma nos indica que para una prueba estándar, se debe de usar una esfera de 10 mm de

diámetro, con una carga de 3000 Kg para metales duros y un tiempo de aplicación de 10 a 15

segundos.

Así mismo la norma considera otros materiales regulando aplicar 1500 Kg para metales de dureza

intermedia y 500 Kg para metales suaves.

Los rangos de dureza para cargas que indica la norma son:

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La carga “P” nunca debe exceder a 3000 Kg. Esta se usara para materiales duros (acero): la de 1500

Kg. Para materiales de dureza intermedia (Cobre): la de 500 Kg y para materiales suaves

(Magnesio).

La norma nos indica hacer cinco ensayos distribuidos al azar. Sabemos que la prueba de Brinell no

se recomienda para materiales que tengan una dureza mayor a 630 DB. Además contiene tablas con

tres columnas que indican 3000, 1500 y 50 Kgf y por reglón indican de 2.00 mm a 6.99 mm de

diámetro de la huella (estos números del diámetro van incrementándose cada centésima de milímetro

por lo tanto se tienen cubiertos todos los números de dureza)

Tiempos recomendados en ESIME para ensayos en diferentes materiales:

a) Materiales Duros (acero y hierro) de 10 a 15 segundos como mínimo, 3000 Kg

b) Materiales semiduros (metales no ferrosos como Cobre y aluminio) de 30 a 45 segundos,1500

Kg

c) Materiales suaves (magnesio y aluminio)de 120 a 180 segundos, 500 Kg

El penetrador es de carbuloy (Carburo de tungsteno) es tres diámetros 10, 5 y 2,5 mm.

La fórmula de la norma indicada es:

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En donde:

A =Area del casquete en mm

El numero de Dureza Brinell es adimensional, pero para efectos de calculo se le dan unidades.

Nomenclatura según norma: DB en donde tenemos:

Daimatro del balin = 100 mm

Carga = 3000 kg

Duracion = 19 – 15 seg.

Si desea efectuar un essayo NO NORMALIZADO tiene que indicar los datos siguientes:

DB . . .

Diametro del balin Carga Tiempo

La norma considera Dureza Brinell especial (Ley de Batson y Becker)

En la industria es comun el uso de penetradores de 5 y 2.5 mm de diametro los cuales según la

norma NMX – B – 116-1996, el numero obtenido tiene una correspondiencia a los numeros de dureza

tabulados.

Estos penetradores se pueden usar cuando las probetas son muy pequeñas o delgadas. Para estos

ensayos que son especiales la relacion entre la carga y el diametro del penetrador debe ser:

- Para Hierro y Acero

- Para Aluminio, Bronce y Laton

- Para materiales sumamente suaves

Los resultados de estos ensayos corresponden a los que se obtuvieron con un penetrador de 10 mm.

de diametro; siempre y cuando la relacion de la carga con respecto al cuadrado del diametro de la

bola (penetrador) permanece constante.

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La interpretacion de las cifras de dureza es importante porque queda implicita en todas las

propiedades mecanicas del material.

RELACION ENTRE LA DUREZA BRINELL Y EL ESFUERZO A LA TENSION Para calcular el esfuerzo de traccion o tension en funion de la dureza Brinell se utiliza la LEY DE

DOHMER la cual establece:

En donde:

En el calculo del esfuerzo de tension se utiliza la dureza de Brinell calculada. Como la resistencia a la

tension se obtiene con la ley de DOHMER el resultado lo da en , si se requiere en se

debe multiplicar por 0.0703.

La ley de Dohmer se puede aplicar a materiales ferrosos y no ferrosos.

CALCULO DEL PORCENTAJE DE ERROR Se obtiene determinando la deferencia entre los numeros Brinell tabulado y calculado

Los valores ocupados se consideran como valores absolutos, por lo tanto nunca debe resultar

negativo.

DETERMINACION APROXIMADA DEL CONTENIDO DE CARBONO Se obtiene utilizando la siguiente formula:

40000= Esfuerzo a la traccion o tension del Hierro en

100000 = constante

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MAQUINA DE DUREZA BRILNELL

Marca: AKASHI

Capacidad: 4000 Kg.

Mecanica – Hidraulica

PARTES

1. Caratula, cada raya equivale a 100 Kg

2. Palanca de carga

3. Valvula de descarga

4. Balancin con dos platillos

5. Vastago roscado para fijar el porta penetrador

6. Estructura de la maquina

7. Husillo y mesa de trabajo

8. Volante para elevar o bajar el husillo

9. Portapenetrador con rosca en el interior y penetrador de 10mm.

10. Mesa de trabajo o yunque para colocar la probeta plana

Ensayo Rockwell:

Se aplica a materiales más duros que la escala Brinell. En este ensayo se usan penetradores de carburo de tungsteno como bolas de 1/16 de pulgada, 1/8, ¼ y ½ de pulgada, este ultimo para materiales más blandos y en cono de diamante cuyo ángulo en la base es de 120º.

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Ensayo Rockewell b. Diseñado para materiales de dureza intermedia como aceros de medio y

bajo carbono. Su indentador es la bola de

de pulgada, cuya carga es de 100 kilogramos. Su

escala va de 40 a 100

Ensayo Rockewell c .se emplea en materiales más duros que 100 . El funcionamiento de este

ensayo es como sigue: el observador primero acciona una palanca que presiona el cono de diamante a una pequeña distancia establecida dentro de la probeta. Esto se conoce como la "precarga"(10 kg|).

En seguida, se deja actuar la carga normalizada de 150 kilogramos, que presiona aun más el

diamante dentro de la probeta. Luego, con la misma palanca se quita la carga. En este momento se

lee la dureza en la escala y luego, se descarga la palanca. El principio de este ensayo, está en

que a través de un sistema de palancas se registra en la escala la profundidad de penetración entre

la precarga y la carga de 150 kilogramos y se lee directamente en

Este ensayo es similar al de Brinell, el número de dureza encontrado es una función de la penetración bajo una carga estática: Difiere del ensayo de Brinell por el tipo de penetradores y porque las cargas son menores, de ahí que la huella resulte menor y menos profunda Este procedimiento esta normalizado con la NMX – B 119 – 1983 – SCFI Industria siderúrgica – Dureza Rockwell (ASTM – E - 18) En esta prueba se usa también una maquina calibrada para presionar un penetrador de diámetro esférico – cónico con Angulo incluido de 120° debido a que es de tipo piramidal. La carga a aplicar para RA es de 60 Kgf y para RC es Igual a 150 Kgf las lecturas del numero obtenido se leen en la escala de números negros; se ocupa también penetradores esféricos de acero. Los diámetros de los penetradores pueden variar hasta 12.70 mm.

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Las maquinas dentro de la escala, tienen dos series de números de color negro y rojo.

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NUMERO DE DUREZA DE ROCKWELL Es un numero derivado del incremento neto de la profundidad de la huella, debido a la aplicación de una carga sobre un penetrador dicha carga se incrementa a partir de una fija denominada menor (10 Kg) hasta una carga denominada mayor la cual puede ser 60, 100, 150 Kgf. Los penetradores para determinar la dureza Rockwell son varios; uno es de diamante esférico-conico

que tiene un angulo incluido de 120° 0.5°, en su extremo esférico tiene un radio de 0.200 mm (penetrador llamado Brale), se utiliza para ontener dureza Rockwell C, A y D. La carga menor mas la carga adicional ( ) 50, 90 o 140 kgf nos da la carga mayor ya que

DUREZAS ESPECIALES La escala “N”: se usa para materiales similares a los probados o ensayos en las escalas A, C y D pero de calibres muy delgados, superficies endurecidas o cuando se requiere una penetración muy pequeña, el número de dureza se obtiene leyendo la escala negra. La escala “T”: se usa para materiales similares a los probados en las escalas B, F, G cuando se requieren penetradores muy pequeños o la pieza es de calibre muy pequeño. Las escalas “W”, ”X”, ”Y” se usan para materiales muy suaves

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Ensayo Vickers:

Llamado el ensayo universal. Sus cargas van de 5 a 125 kilogramos (de cinco en cinco). Su penetrador es pirámide de diamante con un ángulo base de 136º. Se emplea Vickers para laminas tan delgadas como 0.006 pulgadas y no se lee directamente en la maquina. Para determinar el número de dureza se aplica la siguiente fórmula:

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Este ensayo constituye una mejora al ensayo de Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más livianas que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la formula antes mencionada.

Es una prueba por penetracion, en la cual se utiliza una maquina calibrada para aplicar una carga predeterminada compresiva sobre la superficie del material bajo la accion de un penetrador piramidal de diamante con base cuadrada y un angulo de 136° entre la caras Se deben medir la longitud de las diagonales de la huella resultante despues de retirar la carga

Numero de Vickers Es un numero dependiente de la carga aplicada la cula siempre se debera representar anteponiendo un numero a las letras DV Para el calculo se utiliza la siguiente considerando:

El numero seguido por las letras DV ademas de un numero subfijo que indica la carga y un segundo numero subfijo que indica la duracion de aplicación de la carga cuando este ultimo difiere del tiempo normalizado que es de 10 a 15 segundos.

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La norma NMX-B118-1974-SCFI.- Determinacion de dureza Vickers en materiales

metalicos.

Nos indica que estas pruebas pueden efectuarse desde 1 gramo fuerza hasta 120 kgF . En la practica el numero de DV se mantiene constante para cargas de 5 kgF o mayores. Para cargas menores el numero varia dependiendo de la carga aplicada. Las tablas de la norma indican los numeros DV para cargas de prueba de 1 kg.

Dureza knoop

El penetrador KNOOP se fabrica en diamante produciendo una huella en forma de pirámide rómbica con angulos de 172° 30’ y 130°. El cual tiene una razón proporcional entre las diagonales corta y larga de 7 a 1, este penetrador se puede montar en la maquina Vickers. El aparato TUKON en el que se pude utilizar el penetrador KNOOP puede aplicar cargas de 25 a 3600 gr. El equipo es totalmente automatico para efectuar la penetración, además cuenta con un microscopio de alta magnificación. Este equipo se ocupa para piezas muy pequeñas como ñas de un reloj de pulsera o cualquier otra pieza pequeña.

CONVERSIÓN DE DUREZA S

Los números de dureza de Vickers y Brinell son similares para materiales que están entre el rango de 103 y 247. En durezas mayores empieza una divergencia debido a la deformación producida por el penetrador.

RELACION ENTRE EL METODO DE DUREZA DE ROCKWELL Y BRINELL

Pentreko realizo estudios relacionando las escalas de Rockwell y Brinell obteniendo lo siguiente.

Para alores de dureza DRC entre 10 y 40

Para valores de dureza DRC entre 41 y 70

Para valores de dureza DRB

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Para valores de dureza DRE

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Bibliografía:

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Final Tecmec Ensayo Destructivo

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