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Corporación Politécnico de la Costa Atlántica Laboratorio de Materiales de ingeniería, grupo AD, Barranquilla
1. Introducción Se entiende por dureza de un material a la resistencia que opone el material a su deformación plástica permanente superficial por rayado o penetración. Siempre se cumple que la dureza de un material resulta inversamente proporcional a la huella que queda en su superficie al aplicarle una fuerza. La dureza es una propiedad mecánica comparativa y el ensayo es del tipo cuantitativo que permite determinar que material es más duro o blando que otro utilizando un patrón con una dureza determinada, hay varios tipos de dureza estos son: dureza a la penetración, dureza a la deformación, dureza al rebote o choque, dureza al corte, dureza abrasiva, dureza de tensión. Y para determinar la dureza existen distintos tipos de ensayo tales como: Ensayo de dureza Brinell, Ensayo de dureza Rockwell, Ensayo de dureza Vickers, Ensayo de dureza Knoop, Ensayo de dureza Shore. 2. Objetivos 2.1 Objetivos generales ● Estimar la dureza de 3 materiales metálicos empleando la prueba de dureza Brinell a partir de datos sintéticos entregados por el profesor 2.2 Objetivos específicos ● Realizar los diferentes cálculos de acuerdo a lo explicado en la guía de laboratorio. ● Responder las preguntas propuestas en la guía del laboratorio. 3. Fundamentos teóricos ● Dureza de Brinell: Es un método utilizado para determinar la resistencia de diferentes materiales a deformaciones plásticas causadas por la penetración de una esfera o balín de acero ubicada en la máquina de ensayo con un determinado diámetro bajo una carga dada y durante un intervalo de tiempo determinado. Los materiales expuestos en un experimento deben ser de baja dureza y muestras delgadas. El tamaño de la huella realizada facilita la medición de materiales heterogéneos como la fundición.
La esfera penetra dejando una marca. Para calcular la dureza de brinell en cada material se usa la siguiente formula: HBN =
2 − Di 2
Donde: F = fuerza ejercida por la esfera o balín (depende del tipo de material. Revisar diapositivas) en unidades de kilogramo. D = Diámetro de la esfera o balín en unidades de milímetros Di= diámetro de ahuellamiento o impresión por prueba. ● Durómetro: Es una herramienta que mide la dureza de diferentes materiales, existiendo varios procedimientos para efectuar esta medición. Para cada familia de materiales, existe un tipo de durómetro, los cuales miden materiales desde caucho hasta acero. Los más utilizados son los de Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers. Se aplica una fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, también normalizado, que produce una huella sobre el material. En función del grado de profundidad o tamaño de la huella, obtendremos la dureza.
1. Se preparó la mesa de trabajo y de igual manera el durómetro. 2. Colocamos el material de cobre en el durómetro y se aseguró, quedando el material pegado al balín. 3. Se empezó a darle vueltas a una palanca hasta llegar a la carga correspondiente para los materiales no ferrosos ( ver tabla de diapositiva) 4. Se deja la carga empleada sobre el material por 15 s que fue el tiempo estipulado. 5. Después de los 15 s se retira y se retira la carga con la palanca, quitando por último los anillos de seguridad. 6. Luego se repiten esos mismos pasos con los otros materiales (Aluminio, Bronce y Acero). 7. Por último se revisan las huellas con un lente de aumento, se mira su diámetro y se le saca el promedio de diámetro a las huellas. 5. Cálculos y análisis de resultados Material Cobre Aluminio Bronce 1 Impresión 3,2 4,0 3, 2 Diámetro de esfera 10 10 10 6. Preguntas de análisis ● ¿La dureza y la resistencia a la tracción son proporcionales? ● ¿A qué materiales se les aplica el ensayo de dureza de Brinell? ● ¿Cuál es la diferencia entre los diferentes ensayos de dureza? ● ¿Cuál de los metales ensayados fue el que presento mayor dureza? ● ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los diferentes métodos de ensayo de dureza?