Informe Dureza en Soldadura

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(1)

SOLDADURA

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ENSAYOS DE DUREZA EN

ENSAYOS DE DUREZA EN

CORDON DE SOLDADURA

CORDON DE SOLDADURA

Alumno:

Alumno:

Sanca Sánchez Lui

Sanca Sánchez Lui

!e"nan#o

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Ciclo

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::

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TTOO

Sem

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Secci&n:

Secci&n:

“B”

“B”

P"o'eo": I(nacio Mamani

P"o'eo": I(nacio Mamani

 

AREQUIPA

 

AREQUIPA

 –

 –

PER) *+,-

PER)

*+,-1

(2)

Cuando se observa un material, se describe por sus características más visibles como el color, tamaño, forma, masa y entre otras características perceptibles a los sentidos. Sin embargo no son las nicas !ue presentan estos materiales, por el contrario" a trav#s de pruebas se pueden constatar algunas propiedades !ue presentan, como temperatura de fusi$n, tenacidad, elasticidad, dure%a, etc.

&a ltima propiedad descrita se 'ará presente en el siguiente informe de laboratorio, dando a conocer los distintos m#todos para la medici$n de la dure%a en distintos materiales, detallando paso a paso cada m#todo utili%ado.

(l ob)etivo principal a presentar en el siguiente informe es e)ecutar distintos procedimientos para la toma de dure%a de diferentes materiales, y 'acer una comparaci$n cualitativa entre materiales, para determinar cuál es el más conveniente en el uso de la ingeniería.

 *demás se busca como ob)etivos específicos tambi#n, encontrar una definici$n para el t#rmino de dure%a, distinguir entre las diferentes clases de dur$metros !ue e+isten y sus respectivos usos, aprender a utili%ar las escalas y 'acer e!uivalencias entre ellas, mencionar algunas venta)as y desventa)as de la medici$n de dure%a, para la determinaci$n de distintas propiedades de un material y emplear las f$rmulas respectivas en cada m#todo para poder tener cálculos num#ricos y 'acer las comparaciones respectivas.

ara todos los ob)etivos mencionados anteriormente, es importante tener en cuenta !ue la determinaci$n de la dure%a tomará como base la penetraci$n, es decir" en el siguiente informe se medirá la dure%a por penetraci$n utili%ando distintos procedimientos como

son- (l m#todo Brinell,  (l m#todo ic/ers,

 (l m#todo 0oc/1ell 2anal$gico y digital3

4ambi#n se medirá tomando como base el rebote con el siguiente

m#todo- (l m#todo S'ore 2escleroscopio3 y el m#todo &eeb.

Cabe mencionar tambi#n !ue se mencion$ !ue se 'arán comparaciones, por lo !ue se utili%arán distintos materiales como son- el aluminio recocido, el cobre, el bronce, el acero S*(5656 y el acero S*(5678. Cada uno de estos pasará por los distintos dur$metros y serán medidos en sus escalas correspondientes obteniendo de este modo su dure%a, para finalmente sacar las conclusiones debidas de la e+periencia reali%ada en el laboratorio con cada uno de los materiales.

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2.-OBJETIVOS

 0eali%ar un recubrimiento de un cordon con otro electrodo  erificar el cordon de la soldadura por ensayo de dure%a.

3.-Normas Generales de se!r"dad

DEBERIAN #UMPLIR OBLIGATORIAMENTE LAS SIGUIENTES NORMAS$

5. Solo se deberá ingresar con ropa de traba)o- camisa de manga larga sin partes sueltas, pantal$n tipo )ean y9o drill y %apatos de seguridad.

:. ;bligatorio el uso permanente de lentes y9o gafas de protecci$n <. &os estudiantes con cabello largo deberán usar una malla para

recogerse y cubrir la cabellera

7. =o se podrá utili%ar ob)etos metálicos como bra%aletes, anillos, cadenas, relo)es, etc.

8. =o se utili%arán ob)etos !ue interfieren la concentraci$n en el traba)o como radios, ><, >7 y tel#fonos celulares

?. =o está permitido ingerir alimentos en el taller ni ingresar con moc'ilas, bolsas, maletines, etc.

@. (l área de traba)o debe mantenerse con limpie%a y orden y se debe traba)ar responsablemente durante todo el 'orario de traba)o, respetando la untualidad

A. 4odo estudiante y participante deberá cumplir con las normas de seguridad específicas comunicadas por el rofesor a cargo.

B>,;04*=4(-5. (n caso de emergencia sísmica, fuego o similares, utili%ar los lugares y accesos de seguridad señali%ados

:. (n caso de ocurrir un accidente por más pe!ueño !ue sea, se debe comunicar inmediatamente al profesor 

==D= 40*B*E; (S 4*= >,;04*=4( ,*0* FD( =; ,;G*>;S H*C(0&; C;=S(CD0BG*G

(4)

%.-MATERIALES & E'UIPOS

 >á!uina de soldar 

 lanc'a de acero 57+ @.8 cm con espesor de I”

 i!ueta

(5)

 (lectro Jontargen

 (lectrodo Citodur 5666

(6)

 Balan%a

(7)
(8)

AN(LISIS DE TRABAJO SEGURO )ATS*

#+DIGO$ R- ATS-,% E#A$ ,/0/%0 2/,1 VERSI+N$ /, T A R E A DO# ENT E IRMA UBI#A#I+ N E#A

ENSAYOSDEDUREZAENCORDONDESOLDADURA IgnacioMamani M3 21/05/18

NOMBRE DE LOS PARTI#IPANTES)Aell"dos  Nom4res* I RM

A

NOMBRE DE LOS PARTI#IPANTES )Aell"dos  Nom4res* IR MA

5.SancaSanc'e%&uisJernando ?.

:. @.

<. A.

7. K.

8. 56.

#ARA#TER5STI#AS DE E'UIPOS & ERRAMIENTAS

Maquina ! "o#a$  PASOS DE LA TAREA OTR OS RIES GOS )Ese6"7"6ar  6ada aso* MEDIDAS DE #ONTROL

5.nspeccion del área ✓ ✓ E#imina$ cua#qui!$ o%"&'cu#o qu! (!$)uiqu! #a $!a#i*aci+n ! #a

&a$!a

:.Gemarcar el área de traba)o ✓ D!ma$caci+n com(#!&a !# '$!a

7.(nergi%ar e!uipo ✓ ,!#ig$o !

co$&oci$cui&o

R!-i"a$ qu! #a con!.i+n !"&! co$$!c&a

(9)

?.0eali%acion de tarea ✓ ✓  R!a#i*a$ #a &a$!a como u! inicaa

@.*pagado del e!uipo ✓ ✓ ✓  R!-i"a$ qu! !# "o&a$! aa "io a(agao co$$!c&am!n&!

A.Gesmonta)e de e!uipo ✓ ✓ ✓  R!-i"a$ qu! a no aa !n!$ga con!c&aa4

K.;rden y limpie%a ✓ ✓ ✓  !n!$ cuiao a# gua$a$ !# !qui(o

A. K. 56. 55. 5:.

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8.-MAR#O TEORI#O

&a dure%a es una condici$n de la superficie del material, no representa ninguna propiedad de la materia y está relacionada con las propiedades elásticas y plásticas del material. Si bien, es un t#rmino !ue nos da idea de solide% o firme%a, no e+iste una definici$n nica acerca la dure%a. ero algunas de estas definiciones

son-53 0esistencia a la identaci$n permanente ba)o cargas estáticas o dinámicas 2dure%a por  penetraci$n3.

:3 *bsorci$n de energía ba)o cargas de impacto o dinámicas 2dure%a por rebote3 <3 0esistencia a la abrasi$n 2dure%a por desgaste3.

73 0esistencia al rayado 2dure%a por rayado3.

(n general" se entiende por dure%a entonces , resistencia de un material a la deformación  plástica.

&os m#todos desarrollados para medir la dure%a consisten en producir una deformaci$n local, en el material !ue se ensaya, a trav#s de un identador. ara !ue un valor de dure%a sea til y permita su comparaci$n debe estar acompañada de la indicaci$n del m#todo utili%ado y las condiciones del ensayo.

&os diferentes m#todos utili%ados más comunes para medir la dure%a se pueden clasificar  en dos grandes grupos segn la forma de aplicaci$n de la

carga-

Ensaos es9:9"6os

 en lo !ue la carga se aplica en forma estática o cuasiLestática. (n este caso un identador se presiona contra la superficie de ensayo con una carga !ue se aplica en forma relativamente lenta. (n general la medida de dure%a en este tipo de ensayo resulta del cociente de la carga aplicada y el área de la 'uella !ue de)a el identador en la superficie, como es el caso de los m#todos Brinell, Vickers y Knoop, o bien es una medida de la profundidad de la identaci$n como en el ensayo Rockwell.

Ensaos d"n:m"6os

 en los !ue la carga se aplica en forma de impacto. (n este caso el identador es lan%ado sobre la superficie a ensayar con energía conocida y el valor de dure%a se obtiene a partir de la energía de rebote del penetrador luego de impactar en la muestra, como sucede en el m#todo de Shore y en el de Leeb.

M;TODO BRINELL. -

Jue propuesto por el ingeniero sueco Eo'an *ugust Brinell en

5K66, siendo el m#todo o ensayo más antiguo para medir la dure%a. (ste ensayo se utili%a en materiales blandos 2de ba)a dure%a3 y muestras delgadas. (l ensayo de dure%a Brinell

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consiste en presionar la superficie del material a ensayar con una bolilla de acero muy duro o carburo de tungsteno, produci#ndose la impresi$n de un cas!uete esf#rico correspondiente a la porci$n de la esfera !ue penetra Jig. 5. (l valor de dure%a, nmero de Brinell B, resulta de dividir la carga aplicada  por la superficie del cas!uete, por lo

!ue- H B

=

P πhD

[

kg mm2

]

&a profundidad h del cas!uete impreso se mide directamente en la má!uina, mientras la carga se mantiene aplicada de modo de asegurar un buen contacto entre la bolilla y el material. ;tra manera de determinar el nmero B es partiendo del diámetro d de la impresi$n lo cual tiene la venta)a de !ue se pueden efectuar tantas mediciones como se estimen necesarias y en microscopios o aparatos especialmente diseñados para tal fin. ara a!uello la f$rmula !ueda definida

así- H B

=

2 P

πD

(

 D

√ 

 D2

d2

)

(n algunos materiales la penetraci$n de la bolilla origina una crateri%aci$n Jig. :.a y en otros una depresi$n Jig. :.b. (n estos casos los valores obtenidos a partir de la medici$n de h no coinciden con los obtenidos en funci$n de d , ya !ue la profundidad h medida no corresponde al cas!uete cuyo diámetro es d , sino al de diámetro d!, cuya determinaci$n e+acta en forma práctica es dificultosa.

carga a

 *plicar depende del material a probar y del cuadrado del diámetro de la bola del penetrador, es decir- MN.G:

, donde N es el coeficiente empleado para cada clase de material, siendo estos mayor para los materiales duros y menor para los materiales blandos. ara esto los coeficientes elegidos

son-MATERIALES

<)6oe7"6"en9e*

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Cobre, bronce y latones 56  *leaciones ligeras 8

(stañoy plomo :.8

Con respecto al espesor de la probeta y a la carga aplicada al material se tiene la siguiente

tabla-Esesor de la ro4e9a )!ladas*

D!re=a Br"nell m>n"ma ara la 6!al !n ensao Br"nell !ede o7re6er se!r"dad

#ARGA DE 8//? #ARGA DE ,8//? #ARGA DE 3///? 595? 566 <65 ?6: 59A 86 586 <65 <95? << 566 :65 597 :8 @8 586 895? :6 ?6 5:6 <9A 5@ 86 566

&a siguiente tabla muestra una relaci$n entre el espesor de la probeta, el diámetro del penetrador y las presiones

empleadas-ESPESOR DE LA PROBETA @e )mm* D":me9ro del ene9rador  )mm* #ONSTANTES DE ENSA&O < 3/ ,/ 8 2.8 ,.28 #ARGAS EN ? 3/ D2 ,/ D2 8 D2 2.8 D2 ,.28 D2 eO ? 56 <666 5666 866 :86 5:8 <P eP ? 8 @86 :86 5:8 ?:.8 <5.: e P < :.8 5A@.8 ?:.8 <5.: 58.? @.A 5.:8 7?.K 58.? @.A5 <.K5 5.K8 6.?:8 55.@ <.K5 5.K8< 6.K@@ 6.7AA 4ambi#n para este m#todo se debe tener en cuenta el tiempo de aplicaci$n, resumido en el siguiente

cuadro-MATERIALES

TIEMPO

)s*

Hierro y aceros 56 P t P <6 Cobre, bronce y latones <6

 *leaciones ligeras ?6 P t P 5:6 (stañoy plomo 5:6

Jinalmente para aclarar todos los puntos del ensayo Brinell, debe darse la denominaci$n, !ue se efecta mediante el siguiente

símbolo-HB 2G9943

Gonde G es el diámetro del penetrador,  la carga aplicada y 4 el tiempo de duraci$n del ensayo.

M;TODO RO#<ELL. -

Se define la dure%a 0oc/1ell como un m#todo de ensayo por 

identaci$n por el cual, con el uso de una má!uina calibrada, se fuer%a un identador c$nico esferoidal de diamante 2penetrador de diamante3, o una bola de acero endurecido 2acero o carburo de tungsteno3, ba)o condiciones específicas contra la superficie del material a ser ensayado, y se mide la profundidad permanente de la impresi$n ba)o condiciones específicas de carga.

a) PENETRADOR DE DIAMANTE.-

(ste tipo de penetrador debe emplearse en pruebas de dure%a para las escalas *, C y G. Consiste en un cono de diamante cuyo ángulo es de 5:6Q R 6.8Q. &a punta es un cas!uete esf#rico con un radio de 6.: mm. &a forma del cas!uete y el valor del radio del penetrador tienen influencia importante en el valor de la dure%a. or lo cual es necesario comparar los

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resultados obtenidos con un penetrador patr$n sobre pie%as patr$n de diferentes dure%as.

b) PENETRADOR ESFÉRICO DE ACERO 

." (ste tipo de penetrador debe emplearse en los ensayos de dure%a para las escalas B, ( y J. Consiste en un balín de acero templado y pulido, con un diámetro de 5.8AA mm R 6.66< mm" (+cepto para la escala (, !ue tiene un diámetro de <.5@8 mm R 6.667 mm. Gic'o balín debe estar  pulido y no debe presentar defectos superficiales.

(n los dos tipos de penetrador debe evitarse la acumulaci$n en el penetrador de- polvo, tierra, grasa o capas de $+idos, dado !ue esto afecta los resultados de la prueba.

(n el siguiente cuadro se verán las escalas de dure%a 0oc/1ell. S>m4olo de la es6ala Pene9rador  )!ladas* #ara maor  )?* Al"6a6"ones

A Giamante ?6  *ceros tratados y sin tratar. >ateriales muy duros. C'apas duras y delgadas.

B (sfera de 595? 566 *ceros recocidos y normali%ados.

# Giamante 586 *ceros tratados t#rmicamente.

D Giamante 566 *ceros cementados.

E (sfera de 59A 565 >etales blandos y antifricci$n.

 (sfera de 595? ?6 Bronce recocido.

G (sfera de 595? 586 Bronce fosforoso y otros materiales.

 (sfera de 59A ?6 >etales blandos con poca 'omogeneidad, fundiciones con base 'ierro.

< (sfera de 59A 586 *plicaciones análogas al tipo anterior.

L (sfera de I ?6 >etales duros con poca 'omogeneidad, fundici$n de fierro

M (sfera de I 566 >etales duros con poca 'omogeneidad, fundici$n de fierro

P (sfera de I 586 >etales duros con poca 'omogeneidad, fundici$n de fierro

R (sfera de  ?6 >etales muy blandos

S (sfera de  566 >etales muy blandos

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(n el siguiente cuadro se verán las escalas de dure%a 0oc/1ell superficial. S>m4olo

de la es6ala

Pene9rador 

)!ladas* #ara maor )?* Al"6a6"ones

,8N Giamante 58  *ceros nitrurados, cementados y 'erramientas de gran dure%a.

3/N Giamante <6 *plicaciones análogas al tipo anterior.

%8N Giamante 78 *plicaciones análogas al tipo anterior.

,8T Bola de 595? 58 Bronce, lat$n y aceros blandos

3/T Bola de 595? <6 Bronce, lat$n y aceros blandos

%8T Bola de 595? 78 Bronce, lat$n y aceros blandos

,8 Bola de 59A 58 Bronce, lat$n y aceros blandos

3/ Bola de 59A <6 Bronce, lat$n y aceros blandos

%8 Bola de 59A 78 Bronce, lat$n y aceros blandos

(ntre el nmero de 0oc/1ell y la profundidad de la impronta ' e+iste la siguiente

dependencia- Para el cono dediamante : HR=100−

h 0.002

   Parala bola de acero : HR=130−

h 0.002

Jinalmente para dar el nmero de dure%a en este tipo de ensayo se utili%a- 

R

(" donde  es la carga utili%ada y ( es la escala con !ue se midi$.

C.-PRO#EDIMIENTO

 rimeramente antes de proceder a soldar se limpi$ la pie%a retirando todos

los sobrantes en los lados y limpiando la superficie con un esmeril.

 &uego se procedi$ a pesar la pie%a !ue pesaba 8?6 gr.

 4ambi#n se pes$ cada electrodo !ue se iba a utili%ar donde el electrodo

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 También se midió la dureza Brinell de la pieza dando un valor de 94HB

 Se procedió a realizar dos cordones en SMAW con el electrodo Fontargen

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-ue se demoró en )acer el cordón de !! cm (ue .# segundos

 Se )izo en(riar la pieza luego de realizar los cordones % se volvió a pesar

dando unos &"/9! 0g"

 1uego se procedió a realizar un cordón encima década uno de los

cordones -ue se )izo anteriormente con el electrodo 2itodur !&&&" Se utilizó también # v % !.& A seg'n la (ic)a técnica del electrodo" +l tiempo (ue !! segundos para un cordón de / cm"

(17)

 1uego de tener los cordones )ec)os se realizó el ensa%o de dureza"

.& HB

(18)

.#!HB

../ HB

!39 HB

7.-OBSERVACIONES

 Se deben calibrar las ma!uina al inicio y al final de una serie de ensayos en una

(19)

 (l valor obtenido durante el ensayo de dure%a Brinell varía con la carga aplicada, y

esta puede variar en un intervalo !ue está influenciado por la dure%a del material y por el acabado superficial.

 nformarse previamente sobre la reali%aci$n de los ensayos de dure%a antes de

iniciar dic'a práctica, asegurándote de este modo saber lo te$rico antes de la e+periencia.

 Siempre asegurarse !ue el penetrador este de forma perpendicular con la

superficie de la probeta.

  *segurarnos adecuadamente !ue los materiales est#n en perfectas condiciones,

es decir limpios de impure%as, correctamente pulidos, li)ados con el fin de !ue la superficie sea plana, lo !ue me)ora los resultados en la e+periencia.

8.-CONCLUSIONES

 (l ensayo Brinell, el más antiguo de todos" no puede ser utili%ado para todos los

materiales debido a !ue tiene restricciones, por lo !ue se utili%an otros ensayos de dure%a como 0oc/1ell, ic/ers, &eeb, etc.

 Se obtuvo mas dure%a en las partes !ue tenían doble recubrimiento

 &as mediciones se deben 'acer varias veces de este modo se traba)a con el

promedio y se logra reducir la incertidumbre en el e+perimento.

9.-BIBLIOGRAFIA

 Tilliam J. Smit'. “Jundamentos de ciencia e ingeniería de materiales”, (ditorial >cra1Hill, 5KKA.

 Gonald *s/eland, “Ciencia e ngeniería de los >ateriales”. (ditorial 4'omson (ditores, <era edici$n, 5KKA.

 Tilliam Callister, “ntroducci$n a la Ciencia e ngeniería de los >ateriales”, (ditorial 0evert# S.*

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Referencias

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