Informe Final de Ciencia de Los Materiales (d.t.c.i.)[1]222[1]

Sistema de Gestión de la

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Regional Distrito CapitalCentro de Gestión Industrial

ESTRUCTURA CURRICULAR:GESTION DE LA PRODUCCION INDUSTRIAL

MÓDULO DE FORMACIÓN:ORGANIZAR LAS ACTIVIDADES DE PRODUCCIÓN DE ACUERDO CON LOS

OBJETIVOS EMPRESARIALES

Fecha:Julio 2010

Versión: 1

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CIENCIA DE LOS MATERIALES

DUREZA BRINELL VECKERS Y ROCKWELL

GESTION INDUSTRIALSENA SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE

BOGOTÁ D.C MARZO DE 2011


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CIENCIAS DE LOS MATERIALESPRIMER INFORME

IDENTIFICACIÓN DE DUREZASBRINELL, VICKERS, ROCKWELL

FREDDY ANDERSON BELTRAN CARLOS ERNESTO CRUZ

ANGIE XIEMNA HERNÁNDEZ CINDY JOHANNA RINCÓN

HECTOR ANDRES SANCHEZ

GESTION INDUSTRIALSENA SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE

BOGOTÁ D.C MARZO DE 2011


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OBJETIVO GENERAL

Determinar la dureza experimental de los materiales mediante los tres tipos de dureza más importantes como Brinell Vickers y Rockwell para obtener la resistencia, elasticidad, ductilidad, tenacidad o fragilidad, etc.


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OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar experimentalmente la dureza Brinell y estudiar su aplicación.

Determinar experimentalmente la dureza Vickers y estudiar su aplicación.

Determinar experimentalmente la dureza Rockwell y estudiar su aplicación.


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MARCO TEORICO

DEFINICIÓN DE DUREZA:

La dureza de un material es su capacidad de resistir una deformación plástica localizada.

Las medidas de dureza son ampliamente utilizadas porque a partir de ellas se obtiene una idea aproximada o comparativa de las características mecánicas de un material.

Para su determinación se utilizan ensayos basados en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados por un cuerpo más duro. Estos métodos consisten en producir una huella en el material que se ensaya aplicando sobre él un penetrador con una presión determinada, y hallando el índice de dureza en función de la presión ejercida y la profundidad o diámetro de la huella. Este penetrador va acoplado a una máquina llamada durómetro.

Los tres métodos más utilizados son los de Brinell, Rockwell y Vickers

DUREZA BRINELL:

Consiste en comprimir una bola de acero templado, de un diámetro determinado, sobre el material a ensayar, por medio de una carga y durante un tiempo también establecido. La dureza Brinnel determina la relación entre la fuerza ejercida por el durómetro y el área de casquete de la huella, pues evidentemente, y dentro de ciertos límites, esta área será mayor cuanto menos duro sea el material.

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Formula:

D: Diámetro de la probeta F o P: Fuerza de ensayod: diámetro promedio de la penetración

HBS: en caso que sea una probeta de aceroHBS: entre más grande sea HBS mayor será la dureza. NOTA: Anterior mente la dureza Brinell se denotaba HB.

INFORME DEL ENSAYO DE LA DUREZA BRINELL

Materiales Probeta 22mm de largo y 12 de ancho con diámetro 2.5 mm. Lijas (80, 100, 240,360, 600, 1000 y 1200). Alúmina 0.3 micras (químico que se le aplica a la maquina brilladora). Esfera 2.5 mm de diámetro para realizar la huella. Durómetro universal. Microscopio para ver los valles y crestas. Brilladora metalografía. Alúmina 0.3 micras (químico que se le aplica a la maquina brilladora). Porta indentador (elemento que se usa para la lectura de la huella) Lector de huella.

PASOS: Se tomó una probeta de acero En el banco de sujeción de metales se mide con el pie de rey y se

corta la probeta con las medidas establecidas. Se lija y se pule los extremos de la probeta con los diferentes tipos

de lijas (lijas de 80, 100, 120, 240, 600, 1000, 1200).


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Luego se pasa por la brilladora metalográfica, con alúmina de 0.3 micras.

Se observa por medio del microscopio la textura final. Seguido de este procedimiento se colocó la probeta de acero en un

durómetro universal, para realizar cada una de las tres huellas, en el cual se usó una fuerza de 187,5 kilopondios con tiempo de 3 segundos con una esfera de diámetro de 2.5 mm.

Y por último se tomó la probeta con las tres huellas y se pasó a la maquina lectora de huellas para medir el diámetro de cada una de las huellas las cuales arrojo un resultado de:

1. Primera medida 0.92 lado derecho.2. Segunda medida 0.91 el centro.3. Tercera medida 0.92 lado izquierdo.

CONCLUSIONES:

Obtuvimos mediante el promedio que la dureza de la probeta es de 278.40.

Al tener cambios climáticos la dureza de la probeta varía.

DUREZA VICKERS:

El penetrador usado es una pirámide regular de base cuadrada, de diamante, cuyas caras laterales forman un ángulo de 136º, con precisión obligada de 20 segundos. Se recomienda usar este ensayo para durezas superiores a 500 HB. Se puede utilizar tanto para materiales duros como blandos, y además los espesores de las piezas pueden ser muy pequeños. Las cargas aplicadas son más pequeñas que en el método Brinell (oscilan entre 1 y 120 kp).


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La determinación de la dureza Vickers se hace en función de la diagonal de la huella, o más exactamente, de la media de las dos diagonales medidas con un microscopio en milésimas de milímetro.

Formula:

d1E d2: diagonales

F: fuerza de ensayo

INFORME DEL ENSAYO DUREZA VICKERS

En la dureza vickers utilizamos la misma probeta del ensayo de dureza brinell.


http://www.twi.co.uk/twiimages/jk74f3.gif


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PASOS:

En el banco de sujeción de metales se mide con el pie de rey y se corta la probeta con las medidas establecidas.

Se lija y se pule los extremos de la probeta con los diferentes tipos de lijas (lijas de 80, 100, 120, 240, 600, 1000, 1200).


Se observa por medio del microscopio la textura final.

Seguido de este procedimiento se colocó la probeta de acero en un durómetro universal, para realizar cada una de las dos huellas, en el cual se usó una fuerza de 100 kilopondios con 8 segundos de duración, con un tronco de pirámide.

Y por último se tomó la probeta con las dos huellas y se pasó a la maquina lectora de huellas para medir el diámetro de cada una con el porta indentador, los cuales arrojo un resultado de:

1. Primera medida: d1= 0.88 y 0.872. Segunda medida: d2= 0.86 y 0.85

CONCLUSIONES: Al tener cambios climáticos la dureza de la probeta varía.

Mediante esta dureza obtuvimos como promedio que la probeta tiene una resistencia de 214.358.

DUREZA ROCKWELL:

El ensayo de dureza Rockwell es un método utilizado para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material, por ello este ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy fácil de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar usualmente cualquier metal.


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• El método se basa en la medición de la profundidad de penetración de una determinada herramienta bajo la acción de una carga prefijada.• El número de dureza Rockwell (HR) se mide en unidades convencionales y es igual al tamaño de la penetración sobre cargas determinadas. • El método puede utilizar diferentes penetradores siendo éstos esferas de acero templado de diferentes diámetros o conos de diamante. Una determinada combinación constituye una "escala de medición", caracterizada como A, B, C, etc. y siendo la dureza un número parcial será necesario indicar en qué escala fue obtenida (HRA, HRB, HRC, etc.).

El proceso de medición se hizo con un penetrador de diamante (utilizado para materiales duros)

La carga total P es aplicada sobre el penetrador en dos etapas: una previa Po y una posterior P1 tal que:P= P0+P1.

Po = fuerza preliminar del ensayoP1 = fuerza adicional del ensayo P = fuerza total del ensayo

INFORME DEL ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL C


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En este ensayo de dureza Rockwell C se utilizó la misma probeta de los ensayos anteriores.


PASOS:

En el banco de sujeción de metales se mide con el pie de rey y se corta la probeta con las medidas establecidas.

Se lija y se pule los extremos de la probeta con los diferentes tipos de lijas (lijas de 80, 100, 120, 240, 600, 1000, 1200).


Se observa por medio del microscopio la textura final.

Seguido de este procedimiento se colocó la probeta de acero en un durómetro universal, para realizar cada una de las dos huellas, en el cual se usó una fuerza de 150 kilopondios con 8 segundos de duración, con un tronco de pirámide.

Y por último se tomó la probeta con las dos huellas y se pasó a la maquina lectora de huellas para medir el diámetro de cada una con el porta indentador, de los cuales no obtuvimos datos por el motivo de que la pieza de ensayo, era un material blando el cual no paso la prueba de ensayo de la dureza Rockwell c.

CONCLUCIONES:


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Se realizó todo el proceso según lo indicado y la pieza de ensayo resulto ser de dureza blanda lo cual no nos permitió medir la dureza Rockwell C que se requería

.

INFORME DEL ENSAYO DE IMPACTO


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OBJETIVO GENERAL

Evidenciar la energia calorica desprendida de las probetas en acero al recibir el impacto de una fuerza.

MARCO TEORICO

El ensayo de impacto consiste en dejar caer un pesado péndulo el cual a su paso golpea una probeta ubicada en la base de la máquina. Según la fractura que presente la probeta se podrá decir que es un material dúctil (si solo se dobla) o frágil (si se rompe).

La máquina con la que se realiza el ensayo está conectada a un ordenador en el que se representarán las curvas fuerza-tiempo generada durante el ensayo, y a su vez nos permite obtener el valor de la energía absorbida por los materiales en el proceso de factura.

La probeta que se utiliza para la prueba es un paralelepípedo, al cual se le hace una entalla o ranura.

Material probeta de acero masa: 30 kg g: 9.8 m/s² h: 1.54 r:0.79 m

Hallar: Ep1= m*g*h1 Ep2= m*g*h2 Ec= Eo-Ep2-Eabs


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h3 0,79

90 ᶿh2 h1

145

Ө=145º-90ºӨ=55ºh3=r*senӨ h1= altura unoh3=0.79*55ºh3=0.64m

h2=h3+0.79 h2= altura dosh2=0.64+0.79h2=1.43

Ep1=m*g*h2 Ep= energia potencialEp1=30*9.8*1.54Ep1=452.76

Ep2=m*g*h2 Ep=energia potencial Ep2=30*9.8*1.43Ep2=420.42


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Ec= Eo-Ep2-Eabs Ec= energia caloricaEc= 452.76-420.42-1.7Ec= 30.64 joule

CONCLUSIONES:

La temperatura también juega un papel muy importante en cuanto al ensayos de impacto, ya que: A mayor temperatura es mayor la energía para romper el material, y con poca temperatura, el material, se fractura con poca energía absorbida. A temperaturas elevadas el material se comporta de manera dúctil con gran deformación y estiramiento antes de romperse. A temperaturas reducidas el material es frágil y se observa poca deformación en el punto de fractura. La temperatura de transición es aquella a la cual el material cambia de presentar una fractura dúctil a una frágil.

Aplicaciones de las pruebas de impacto tiene diferentes aplicaciones para los pistones reciben impacto altas velocidades, en las herramientas y prensas en una para el proceso de forjado

La tenacidad es la medida de la cantidad de energía que un material puede absorber ante una fractura.


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INFORME DEL ENSAYO DE TRACCIÓN

OBJETIVO GENERAL

Definir la resistencia elástica, resistencia última y plasticidad del material cuando se le somete a fuerzas uniaxiales.

MARCO TEORICO

El ensayo de tracción consiste en estirar lentamente una probeta del material a analizar, hasta que se rompa. Después se analizan los alargamientos producidos a medida que aumenta la fuerza.

El ensayo de tracción ha alcanzado una importancia particular puesto que muchas construcciones se calculan solo con cargas estadísticas. Esto es debido, por una parte, a que con frecuencia las cargas dinámicas son insignificantes en comparación con las tenciones producida por carga estática (edificios y puentes) y por otra a que muchas veces no se puede valorar perfectamente la magnitud de la carga dinámica, en cuyo caso los cálculos tienen que hacerse así mismo por vía estática. Se suele tomar en consideración la carga dinámica aplicando coeficientes de seguridad más altos en el cálculo “estático “.

Los resultados del ensayo de tracción sirven de base de cálculo únicamente cuando los esfuerzos a que está sometida la construcción fabricada con el material objetivo de investigación, se traducen en tensiones normales en la sección transversal. Esto es lo que sucede en el caso de esfuerzo de tracción, de compresión y de flexión. El propio esfuerzo puede dar lugar a variaciones elásticas o plásticoelasticas .


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Ǿo= 23.5 mm Ǿf= 25.1 mm Lo= 27 mm Lf=24.6 mm

F= 300 KN


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ProcedimientoAntes de comenzar a realizar los ensayos de tracción se deben tomar las respectivas medidas de las probetas indicadas en la figura 1.1.

1. Se Prepara la máquina para ensayos a tracción, se colocan los aditamentos correspondientes para sujetar la probeta. 2. Enrrosque la probeta en los respectivos sujetadores, dejando que sobresalgan aproximadamente dos hilos de rosca en cada extremo.

3. Aplique una pequeña precarga a la probeta hasta que el movimiento de la aguja en el manómetro sea inminente. 5. Gradúe el indicador (Deformímetro) en "cero". 6. Aplique carga de una manera continua y lenta y vaya tomando lectura en el manómetro. 7. Una vez ocurra la falla, retire las partes de la probeta ensayada, preséntelas y mida el diámetro de la sección de rotura así como la nueva longitud entre los puntos de calibración.


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CONCLUCIONES :

La elongación de la probeta fue de 14.8 mm 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.

Con la realización del ensayo de tracción nos dimos cuenta del comportamiento de ciertos materiales como el acero y el aluminio, cuando estos son sometidos a una tensión. Por otra parte concluimos que el aluminio es más frágil que el acero.

Es sin duda impresionante la manera en la que han evolucionado los materiales y lo importante que es conocer sus propiedades no tan solo físicas o mecánicas sino también a otro nivel como bien podría ser a nivel atómico ya que de esto depende en buena parte el comprender como habrá de comportarse un material en ciertas condiciones y de esa manera conjeturar algunas características como su dureza o su resistencia a algunos esfuerzos, la verdad este curso de Materiales ha resultado de mucho provecho para cada uno de nosotros los alumnos de ingenieria

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