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Correspondencia entre el número de Brinell y la resistencia a la rotura

El mismo valor del número de Brinell se puede obtener también con bolas de diámetros diferentes, pero con cargas asimismo distintas:

Bola de Æ 10 mm bajo 3000 kg.

Bola de Æ 5 mm bajo 750 kg.

Bola de Æ 2,5 mm bajo 187,5 kg.

Bola de Æ 1,25 mm bajo 46,8750 kg.

Los ensayos de metales han permitido establecer una relación entre el número HB y la resistencia a la rotura R.

R = HB x C

Como valor R es de determinación muy onerosa (coste de la máquina de ensayos de tracción), suele preferirse, siempre que es posible, un simple ensayo con bola.

C es un valor constante para una misma categoría de metales o de aleaciones.

He aquí algunos valores de C para los metales ferrosos; el primer valor se aplica a los ensayos perpendiculares al sentido de laminación; el segundo, a los ensayos paralelos al sentido de laminación.

Acero 35 a 45 kg........... HB < 120 0,360 0,345

Acero 45 a 55 kg........... 120 <HB < 160 0,355 0,342

Acero 55 a 65 kg........... 160 <HB < 180 0,353 0,337

Acero 65 a 75 kg........... HB < 180 0,349 0,321

Ensayo de dureza Vickers, símbolo HV

En este caso se emplea como cuerpo de penetración una pirámide cuadrangular de diamante. La huella, vista desde arriba, es un cuadrado. El procedimiento es apropiado

Naturaleza de los aceros^ //

Valor de C

para aceros nitrurados y cementados en su capa externa, así como para piezas de paredes delgadas, de acero o metales no férreos.

El ensayo se realiza con la ayuda de un penetrador cuya extremidad es un diamante piramidal de base cuadrada, con un ángulo en la punta de 136º. Este penetrador recibe generalmente una carga de 30 kg durante 15 segundos. (Fig. 3). Q. Carga aplicada sobre el penetrador

Q . Diagonal de huella, de base cuadrada1

Q

126º

D

Fig. 3

293

HV HV 0,189 .0,102 Fuerza F F

Superficie huella A 2d= =;

La dureza Vickers HV se calcula partiendo de la fuerza F (en N) y de la superficie A (en 2 mm )de la huella de la pirámide, según la fórmula:

La diagonal d es el valor medio de las diagonales de la huella d y d1 2

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Ensayo de dureza Rockwell, símbolo HR

Para verificar aceros templados, el cuerpo de penetración es un cono de diamante de 120 grados. El símbolo de procedimiento es HRC

El cono de diamante se comprime en primer lugar con una fuerza inicial F = 98 N sobre o

una superficie plana y lisa.

A continuación se pone el reloj comparador en la marca 100. Después se carga el cono con una fuerza adicional F = 1 371 N, sin choque. Al cesar la fuerza queda una 1

profundidad de huella permanente tb. En el comparador puede leerse el valor de la dureza.

Se toma H RC = 0 cuando la profundidad de impresión es 0,2 mm. El valor de la dureza es HRC = 1 00 cuando la profundidad es 0 mm. Luego, cada 0,002 mm son una unidad Rockwell. Si el cono ha penetrado por ejemplo t = 0,08 mm, entonces resulta 0,2 - 0,08 b

= 0,12; 0,12 : 0,002 mm = 60 HRC. (Fig. 4).

Superficiede la pieza Escala de dureza

120º

10080 t b

t

0,2

mm

604020

0

Valor de la dureza HRC

Ensayo de dureza Rockwell

75

F1

Fuerza de ensayo

Fuerza inicial

1º Posición cero sólo fuerza inicial

2º Ensayo fuerza inicial y fuerza inicial

3º Medición sólo fuerza inicial

F = F + 1 F0F0

757525 2525

50 5050

100 100100

Número comparativodureza

DurezaRockwell

Cono

Indicación de una dureza Rockwell

60 HR C

Fig. 4

294

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Método Rockwell

Su principio se basa, no en la lectura de un diámetro de huella d, sino en la profundidad de penetración, sea de un cono de diamante a 120º, sea de bolas de 1/16 de pulgada (1,587 mm) o de 1/8 de pulgada (3,175 mm).

La dureza Rockwell es indicada por graduaciones que corresponden cada una a 0,002 mm de penetración para las bolas, y a 0,01 mm para el cono de diamante.

Esta profundidad de huella es medida con la ayuda de un comparador cuya escala de divisiones es invertida, ya que, cuanto más duro es el metal, menor es la penetración. La inversión de las graduaciones proporciona, pues, un número Rockwell tanto mayor cuanto más duro es el metal.

Los elementos penetrantes, que son de tres clases, actúan siempre en dos tiempos con la ayuda de dos cargas diferentes, de las cuales, la primera, más débil permite romper la capa superficial, a veces heterogénea.

Las cargas preliminares son siempre de 10 kg, tanto para el diamante como para las bolas; en lo que atañe a la sobrecarga, es de 140 kg para el diamante y de 90 kg para las bolas.

Las denominaciones normalizadas de los ensayos Rockwell, son las siguientes:

Ensayo Rockwell C (Hrc). Punta de diamante a 12ºC.

Cargas: 10 kg + 140 kg= 150 kg. Lectura práctica de 20 a 70.

Ensayo Rockwell B (Hrb). Bola de 1/16” (1,587 mm).

Cargas: 10 kg + 90 kg = 100 kg. Lectura de 0 a 100.

Ensayo Rockwell E (Hre). Bola de 1/8” (3,175 mm).

Cargas: 10 kg + 90 kg = 100 kg. Lectura de 0 a 100.

1. Escala graduada en micrones2. Contrapeso ajustable3. Carga ajustable

4. Bola o diamante5. Penetrador6. Yunque

Microdurómetro para ensayos Rockwell y Brinell

1

6

4

5

2

3

295

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Escleroscopio de Shore

Da por medida de la dureza la altura de rebote de un pequeño martillo que cae, desde una altura determinada, sobre el metal a ensayar. El escleroscopio se compone de un yunque de acero templado, el cual va montado sobre un trípode que lleva un mecanismo para producir la caída de la masa percutora. Esta masa desliza en el interior de un tubo de vidrio graduado en 140 partes iguales. Una pera de aspiración y una pera de disparo permiten la subida y la caída del martillo. (Fig. ).

En general, el ensayo Shore es adecuado para toda clase de piezas y para todas las categorías de metales, desde el plomo hasta el acero rápido tratado.

El ensayo por rebote exige un estado superficial comparable al de un rectificado fino. El martillo, que sólo pesa 30 gramos, debe percutir en una superficie lisa, a fin de que al altura de rebote no quede influenciada por una cierta rugosidad.

La escala es graduada en 140 partes iguales, correspondiendo el cero a la superficie de la pieza y siendo el cien el punto de rebote alcanzado por el diamante cuando percute sobre acero al carbono templado.

1

2

3

4 5

6

7

8

Escleroscopio de Shore

1. Martillo portadiamante.

2. Escala graduada en 140 partes iguales.

3. Cremallera

4. Lupa de lectura.

5. Volante de mando del portalupa

6. Hilo de plomo.

7. Pieza a ensayar.

8. Parte de aspiración.

296

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ENSAYO DE LA CHISPA DE ESMERILADO

Si se acerca una probeta de acero a una muela de esmeril en movimiento, los granos de la muela arrancan pequeñas partículas de acero, calentándolas hasta la temperatura de fusión. las partículas incandescentes proyectadas dejan tras de sí, en función de la presión ejercida y la composición de la probeta, una estela corta o larga, continua o interrumpida (estela principal), véanse las Figs 1 y 2 (chispas características).

Varias de estas estelas forman conjuntamente un haz de chispas. Debido a la alta temperatura de las partículas emitidas, se quema el hierro y los acompañantes del mismo, en particular el carbono, el silicio y el manganeso, con ayuda del oxígeno del aire. Puesto que los productos de la oxidación del carbono, CO o C0 , son gases, las 2

partículas saltan a una determinada distancia de la muela, con fenómenos explosivos, formándose nuevas estelas que se extienden en todas direcciones desde los centros de explosión (figuras 3 a 8 del cuadro de chispas características).

La frecuencia de esta descomposición y la forma de las estelas depende de la composición del acero. Se distinguen las formas de púas, floreada, de aspa, de gotas y de lanza. las probetas templadas dan generalmente una chispa algo más clara y viva que las mismas probetas en estado recocido o bonificado. La presión ejercida influye en la longitud y densidad del haz de chispas y en la frecuencia de la descomposición.

Chispas características

297

1

2

3

5

7

6

9

4

Estela lisa

Estela interrumpida

Forma de púas

Explosiones en ranaje

Forma de gotas

Puntas de lanza

Forma de aspa

Explosiones floreada