Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Mecánica

y Eléctrica

Horario: miércoles de 10 a 11:30 Grupo:4MM6Equipo: 1Ciencia de los materiales 2.

Dureza Rockwell.

Profesor: Aguilar Sánchez José Rubén.

Objetivo.

El alumno aprenderá a realizar el ensayo de dureza Rockwell que consiste en la oposición que ejerce un material hacer penetrado por otro mas duro, durante la práctica el alumno obtendrá experiencia en la utilización del durómetro para durezas Rockwell, además que se comparar los resultados obtenidos entablas ya establecidas, para poder determinar si el material a ensayar se encuentra bajo o fuera de norma.

Justificación técnica.

Mediante los ensayos destructivos es posible determinar varias propiedades mecánicas de distintos tipos de materiales, en este caso distintos tipos de aceros. Además estos ensayos son de gran utilidad para poder identificar el proceso térmico que se le tiene que aplicar material, para que este pueda obtener las propiedades requeridas.

El ensayo de dureza Rockwell permite conocer una serie de propiedades mecánicas, como el comportamiento que tiene un acero cuando se le aplica una fuerza que tiene como fin la penetración del material que en rasgos más generales ese comportamiento del material ante una comprensión. Los datos obtenidos nos permiten identificar si el material está adecuado para un fin en específico y con ello poder evitar fallas e incluso accidentes.

Equipo utilizado.

Máquina para dureza Rockwell: Otto Wolpert-werkePrincipio de funcionamiento mecánico hidráulico.

Ancho:45Largo:70Altura:74

Partes principales:

1. Caratula de escalas.2. Selector de Cargas.3. Volante para mesa de trabajo.4. Palanca de carga.5. Palanca de descarga6. Husillo.7. Porta mesa de trabajo.8. Porta penetrador.9. Cargas.

En la parte superior tiene una carátula con 2 escalas una grandes y una pequeña. Las escalas grandes del 0-100 de color negro indican Rockwell C y los números B0-100 es para Rockwell B. La carátula pequeña marcada de 0-10 en la posición No. 3 tiene una indicación en rojo, la cual marca la cantidad de vueltas que da la manecilla grande que por procedimiento nos indica la precarga que siempre es de 10kg. Cuando la aguja grande da 2 y media vueltas.

En la parte inferior del chasis se encuentra el porta husillo en donde se monta el penetrador mediante un tornillo, también se tienen el husillo en donde va montado la mesa de trabajo o yunque en donde ira montada la probeta, se utiliza el volante para poder aproximar la probeta al penetrador, a un costado de la máquina se encuentran dos palancas, la más corta es utilizada como palanca de carga y la más larga es la de descarga. Del mismo lado en donde se encuentran las dos palancas se encuentra una botonera con ocho botones que nos permiten quitar diferentes cargas:15,625; 31,25; 62,5; 100; 125; 150; 187,5; 250 kg.

Metodología o logística.

1. Se selecciona el material para la probeta (en este caso AISI 4140).2. Se verifica que la probeta no tenga defectos superficiales como ralladuras,

deformaciones por herramienta, corrosión y que este libre de grasas.3. Se selecciona la carga, el penetrador y el tiempo que se aplicara dicha

carga.4. Se monta el penetrador en la maquina.5. Se coloca la mesa de trabajo adecuada.6. Se aplica carga con una de las palancas que se encuentra a un costado de

la máquina.7. Con el volante se acerca la probeta hasta que toque con el penetrador Y en

la carátula frontal la manecilla de dos giros Y medio.8. Con la segunda palanca se aplica la descarga.9. Y se observa la magnitud que ha arrojado la máquina.10.Este procedimiento de tiene que realizar tres veces.11.Ya viendo teniendo las tres magnitudes saca un promedio.12.Finalmente se verifica la obtención de los resultados mediante una tabla

que al igual proporciona que valencias en otro sistema de dureza Como Rockwell.

Este procedimiento esta normalizado con la NMX -B -119-1983-SCFI Industria siderurgica-Dureza Rockwell (ASTM - E - 18).

En esta prueba se usa también una máquina calibrada para presionar un penetrador de diamante esférico – cónico, con ángulo incluido de 120° debido a que es de tipo piramidal. La carga a aplicar para Rockwell-A es de 60 Kgf y para Rockwell-C es igual a 150 Kgf las lecturas del número obtenido se leen en la escala de números negros; se ocupa también penetradores esféricos de acero por ejemplo para Rockwell B su diámetro es de 1.588 mm (1/16") aplicando una carga de 100 Kgf, la lectura de las durezas se obtienen de la carátula de color rojo. Los

diámetros de los penetradores pueden variar hasta 12.70mm (½ pulgada). Las máquinas dentro de la escala, tienen dos series de números de color negro y rojo.

Campos de aplicación de la esacala según la norma:ESCALA PENETRADOR CARGA MAYOR COLOR APLICACION TIPICA

Kgf NUMEROS DE LAS ESCALAS

A DIAMANTE 60 NEGROS Carburos Cementados, acero delgado

y acero de superficie endurecida no

Profunda.

B ESFERICO 100 ROJOS Aleaciones de cobre, aceros suaves,

1.588mm aleaciones de aluminio, hierro maleable

C DIAMANTE 150 NEGROS Aceros, Hierros colados duros, hierro

maleable perlitico, acero de superficie

profunda endurecida y otros materiales

más duros que B100

D DIAMANTE 100 NEGROS Acero delgado, y aceros de superficie

endurecida media, y hierro perlitico

Maleable.

E ESFERICO 100 ROJOS Fundiciones, aleaciones de aluminio y

3.175mm magnesio, metales para chumaceras.

F ESFERICO 60 ROJOS Aleaciones de cobre recocidas, metales

1.588mm delgados y suaves en hojas.

G ESFERICO 150 ROJOS Hierro maleable, aleaciones de cobre,

1.588mm Níquel y de cobre-níquel zinc. Limite

superior G92 para evitar posible aplasta-

miento del penetrador esférico.

H ESFERICO 60 ROJOS Aluminio, Zinc, Plomo

3.175mm

K ESFERICO 150 ROJOS Metales para chumaceras y otros

3.175mm Materiales muy suaves o delgados.

Úsese el penetrador más pequeño y la

carga mas grande que no deje huella en

la superficie opuesta de la prueba.

L ESFERICO 60 ROJOS

6.350mm

M ESFERICO 100 ROJOS

6.350mm

P ESFERICO 150 ROJOS

6.350mm

R ESFERICO 60 ROJOS

12.70mm

S ESFERICO 100 ROJOS

12.70mm

V ESFERICO 150 ROJOS

12.70mm

Datos obtenidos.

Para realizar la prueba de dureza Rockwell hicimos uso de la máquina OTTO WOLPER con un penetrador de 1/16”

Para realizar la prueba de dureza Rockwell B. Con una carga que en este caso fue de 100 kg y a partir de ahí regresa la aguja y se lee el valor en la carátula en la escala roja.Nuestro primer valor fue de 55, el segundo de 61 y el tercero de 59.Se obtiene el promedio de los tres valores y ese será nuestro valor de dureza Rockwell B que fue de 58.333, se hace una comparación en las tablas y se busca el valor más aproximado a nuestro promedio. El que más se aproximó a nuestro resultado fue el de 57 en Rockwel B, en Brinell 103 y la resistencia a la tensión era de 50 000 lb/in2.Nuestro acero estaba catalogado entre los materiales blandos, hierro y aleaciones no ferrosas.

Cálculos, resultados y gráficas.

Promedio de carga

prom=55+61+593

=58.333

Resistencia a la tensión en kg/cm2

Contante de transformación a kg/cm2= 14.2

50000lb

i n2

14.2kgcm2

=3521.1267 kgc m2

Normas utilizadas.

NORMA ASTM E18-93 trata del Método estándar para ensayos de dureza Rockwell y dureza Rockwell superficial para materiales metálicos.

Esta norma tiene fin de poder ayudar a determinar qué tipo de penetrado se tiene que utilizar además de poder identificar la mesa de trabajo más adecuada para el material que se vaya a ensayar.

NORMA NMX-B-119-1983 esta norma se refiere al lado dureza Rockwell y Rockwell superficial, Esta norma al igual que la anterior tiene como fin común poder establecer conceptos sólidos acerca del procedimiento de la dureza Rockwell además que también proporciono una tabla en dónde vienen las especificaciones más importantes como tipo de penetrado utilizar, tipo de mesa de trabajo utilizar y otros parámetros importantes en el desarrollo del ensayo.

Costo del ensayo.

Conclusiones técnicas.

La utilización del ensayo en este caso Rockwell-B se concluye que es uno de los métodos mas confiables debido que para poder llegar un dato numérico es necesario sacar tres medidas y sobre de esas un promedio general, lo cual proporciona un margen de error mucho menor que cuando se toma una sola medida debido que se toman en cuenta las posibles variaciones mediante el promedio. Este procedimiento daña mínimamente a la probeta, Pues las marcas que produce son relativamente pequeñas.

En base a los datos de dureza que obtuvimos nos pudimos dar cuenta de que el material del que esta hecho nuestra probeta en realidad no es AISI 4140 ya que los valores que establece la norma no coinciden y los porcentajes de desviación salen muy por encima de los esperado.

En relación a los datos que tenemos podemos deducir que es un ASISI 1010 ya que es el que mas se aproxima a los dato de dureza Brinell y Rockwell.También es importante tener muy en cuenta los valores confiables de norma para hacer un buen análisis de nuestro material, para poder saber con certeza con que material en realidad trabajamos y hacer cálculos lo más precisos posibles.

Fuentes de información.

Norma ASTM

Sección 01 - Iron and Steel ProductsVolume 01.01 Steel--Piping, Tubing, FittingsVolume 01.02 Ferrous Castings; FerroalloysVolume 01.03 Steel--Plate, Sheet, Strip, Wire; Stainless Steel BarVolume 01.04 Steel--Structural, Reinforcing, Pressure Vessel, RailwayVolume 01.05 Steel--Bars, Forgings, Bearing, Chain, SpringsVolume 01.06 Coated Steel ProductsVolume 01.07 Ships and Marine TechnologyVolume 01.08 Fasteners; RollingElementBearings

Manual del Ingeniero MecánicoMarksNovena EdiciónEditorial McGrawHillISBN 970-10-0661-5