Agregar a favoritos      Ayuda      Português      Ingles     
 Página anterior Volver al principio del trabajoPágina siguiente 

Materiales de Ingeniería (página 2)




Partes: 1, 2

 

Dureza

Es la resistencia de un material a ser marcado por otro. Se prefiere el uso de materiales duros cuando éstos deben resistir el roce con otros elementos. Es el caso de las herramientas de construcción (palas, carretillas, pisos, tolvas). El ensayo es realizado con indentadores en forma de esferas, pirámides o conos.

Estos elementos se cargan contra el material y se procede a medir el tamaño de la huella que dejan. Es un ensayo fácil y no destructivo; puede realizarse en cualquier sitio, ya que existen durímetros fácilmente transportables. Una de las ventajas del ensayo de dureza es que los valores entregados pueden usarse para hacer una estimación de la resistencia a la tracción.

A continuación se mencionan las metodologías existentes para evaluar la dureza:

Tipos de dureza

  1. Dureza al rayado: Resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro.
  • Dureza Mohs (mineralógica).
  • Dureza Martens.
  • Dureza Lima.
  1. Dureza a la penetración: Resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro.
  • Herziana.
  • Monotrón.
  • HBS
  • HR.
  • HV.
  1. Dureza MOHS: Se usa para determinar la dureza de los minerales. Se basa en que un cuerpo es rayado por otro más duro. Esta es la escala de Mohs:

    1 - Talco 6 - Feldespato (Ortosa)

    2 – Yeso 7 - Cuarzo

    3 – Calcita 8 - Topacio

    4 - Fluorita 9 - Corindón

    5 - Apatita 10 - Diamante

    La fundición gris esta entre 8 y 9; el hierro dulce en el 5; y los aceros entre 6,7 y 8.

    Dureza MARTENS: Se basa en la medida de la anchura de la raya que produce en el material una punta de diamante de forma piramidal y de ángulo en el vértice de 90°, con una carga constante y determinada. Se aplica sobre superficies nitruradas. Se mide "a" en micras y la dureza Martens viene dada por:

    Figura 1

    Dureza a la lima: Se usa en industria. En todo material templado la lima no "entra". Dependiendo de si la lima entra o no entra sabremos:

    No entra, el material raya a la lima; Dureza mayor de 60 HRC

    Entra, la lima raya al material; Dureza menor de 60 HRC

  2. Dureza al Rayado
  3. Dureza a la penetración

Dureza HERZIANA: Viene determinada por la menor carga que hay que aplicar a un material (con Bolas de 1,5 a 4 mm. De acero extraduro) para que deje la huella.

Dureza MONOTRON: Es una variante de la dureza Herziana. Viene expresada por la carga que hay que aplicar para producir una penetración de 0,0018 pulgadas. El penetrador es una semiesfera de diamante de ø0,75 mm. Tiene dos dispositivos, uno que da la carga aplicada y un sensor que para el ensayo cuando la penetración es de 0,0018".

Dureza BRINELL (HBS): Este método consiste en comprimir una bola de acero templado, de un diámetro determinado, sobre un material a ensayar, por medio de una carga y durante un tiempo también conocido.

Figura 2

D = diámetro de la bola

d = diámetro de la huella

 

El valor de la carga P viene dado por: P = K D2, donde K=cte. de ensayo. El tiempo de ensayo es t=10 - 15 seg. Según normas UNE. Los valores de K para algunos materiales son:

Aceros y elementos siderúrgicos: K=30;

Cobres, Bronces, Latones: K=10;

Aluminio y aleaciones: K=5;

Materiales blandos (Sn, Pb): K=2,5;

No se utilizan los ensayos Brinell para durezas superiores a 500 (aceros templados), porque se deforman las bolas.

Nomenclatura: XXX HBS (D/P/t) Ej. 156 HBS 10/3000/15

Dureza ROCKWELL (HRx): El método Rockwell se basa en la resistencia que oponen los materiales a se penetrados, se determina la dureza en función de la profundidad de la huella. Permite medir durezas en aceros templados.

Los ensayos se pueden realizar con 2 tipos de penetradores:

  • Bolas de 1/8" y 1/16"
  • Conos de 120° ángulo en el vértice.

Las cargas vienen dadas por el tipo de dureza Rockwell a realizar (en Kg.). Los tipos de dureza Rockwell y sus respectivas cargas y penetradores son las siguientes:

Tabla 1

Las cargas se aplican en dos tiempos; primero se aplica la carga previa (10 ó 3 Kp); y posteriormente se mete el resto de la carga. A partir de introducir la carga adicional se mide la dureza.

Nomenclatura: XXX HRx t XXX HRS P/t

Ventajas del método Rockwell:

- Método rápido y preciso, no necesita de operarios especializados.

- Huellas más pequeñas que el método Brinell.

- Inconveniente tiene que si el material no asienta perfectamente, las medidas resultan falseadas.

- Prueba de dureza para aceros templados.

Dureza VICKERS (HV): El método Vickers se deriva directamente del método Brinell. Se emplea en muchos laboratorios y en particular para piezas delgadas y templadas, con espesores mínimos hasta de 0,2 mm.

Se utiliza como penetrador una punta piramidal de base cuadrangular y ángulo en el vértice entre caras de 136°. Este ángulo se eligió para que la bola Brinell quedase circunscrita al cono en el borde de la huella. La dureza Vickers viene dada por: HV = P/S [Kg/mm] donde S es la superficie de la impronta y P la carga aplicada.

Ponemos la fórmula en función de la diagonal "d":

Ventajas del método Vickers:

1. Las huellas Vickers son comparables entre sí; independientes de las cargas.

2. Pueden medirse una amplia gama de materiales, desde muy blandos hasta muy duros, llegándose hasta 1.150 HV.

3. Se pueden medir piezas muy delgadas con cargas pequeñas, hasta espesores de orden de 0,05mm.

4. Puede medirse dureza superficial. (Para determinar recubrimientos de los materiales)

5. La escala Vickers es más detallada que la Rockwell; 32 unidades Vickers = 1 unidad Rockwell

La expresión para la dureza Vickers:

Dureza KNOOP (HK): Se usa para durezas normales (P=1-5 Kp), superficiales (P=1/2-1 Kp) y micro durezas (P=10 gr-500 gr.).

El penetrador esta hecho con una pirámide rómbica con relación entre diagonales de 1:7. Sus ángulos entre aristas son a = 130° y b = 172°30’; de donde obtenemos:

El método Knoop se emplea sólo en laboratorio, para medir la dureza de láminas muy delgadas, incluso de depósitos electrolíticos.

CONFRONTACIÓN DE DATOS

En base a la información antes mencionada estableceremos las diferencias en las metodologías o prueba para evaluar la dureza

Tabla 2

Aleación

Dureza Brinell

T.S

Acero al carbono

235

750

acero de baja aleación

220

800

c. acero inoxidable

250

800

Superaleación ferrosa

250

800

Hierro dúctil

167

461

Aluminio

40

150

Magencio5

73

290

Bronce aluminio

165

652

Tabla 3 brinell/T.S

Propiedades

Nylotec®

Policarbonato Lexan®

Poliestireno

Polietileno Alta Densidad

Polipropileno

Poliuretano

1-Resistencia a la tracción

1100 - 14000

8000 - 9500

1500 - 7000

3100 - 5500

4300 - 5500

175 - 10000

2-Dureza Rockwell

R95 - R120

M70 - 78
R115 - 125

M10 - 80
R30 - 100

D 60 - 70
shore

R8 - 1100

10A - 90D
shore

Propiedades

Polytec 1000® (Acetal)

P.V.C. Flexible

P.V.C. Rígido

Teflón®

1-Resistencia a la tracción

8800

1500 - 3500

6000 - 7500

2000 - 5000

2-Dureza Rockwell

M70 - 80

50 - 100
shore A

D65 - 85
shore

D50 - 55
shore

Propiedades

Norma ASTM

Unidad

Acrílico

UHMW 1900

NYLON 6®

NYLON 6.6®

1-Resistencia a la tracción

D 638

P.S.I

8000 - 11000

2500 - 3500

11800 - 10000y

12000 - 11000y

2-Dureza Rockwell

D 785

-

M80 - M100

D60 - 70
Shore

R119

R120 - M83

TABLA 4 ROCKWELL/t.s

CONCLUSIÓN

Como bien sabemos la dureza es la resistencia que presentan los materiales para ser penetrados, considerando que esta es una propiedad de los materiales, la cuál le permite al material ser seleccionado para su uso en la industria principalmente. La dureza Brinell es un método el cual nos permite determinar la dureza de un material. Utilizando en esta práctica un material blando aplicando aproximadamente una carga 500 Kg, utilizando un penetrado de bola de 0.10 mm; presionando sobre este el material en un tiempo aproximado de 60 a120 segundos. La dureza Brinell fue de 109.76 Kg / mm2 y la profundidad de penetración fue de 0.1450mm, relativamente muy pequeña; por tanto el material es considerando como uno muy duro, y el espesor de la pieza, se considera como 10 veces la profundidad de la penetración.

BIBLIOGRAFÍA

  • Ciencia e ingeniería de materiales ASKELAND
  • Propiedades mecánicas de los materiales SENA, NOE PEÑA

 

 

 

Autor:

Tony González Vargas

Estudiante de 4to semestre de ingeniería mecánica

Graduado del sena en mecánica de aviación

 


Partes: 1, 2


 Página anterior Volver al principio del trabajoPágina siguiente 

Comentarios


Trabajos relacionados

Ver mas trabajos de Ingenieria

 

Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.


Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.