2-Ensayos de Dureza

(1)

(2)

ENSAYOS MECÁNICOS



 Para determinar propiedades mecánicasPara determinar propiedades mecánicas



 Involucran la aplicación de una carga externaInvolucran la aplicación de una carga externa

Estáticos: Estáticos:   TracciónTracción   DurezaDureza   FlexiónFlexión Dinámicos: Dinámicos: Impacto Impacto

(3)

DUREZA



 Es una medida de la resistencia de un material a serEs una medida de la resistencia de un material a ser

deformado plásticamente deformado plásticamente



 Tipos de ensayo:Tipos de ensayo:

  EstáticosEstáticos   DinámicosDinámicos   De rayadoDe rayado

(4)

Ensayos Estáticos



 Se produce una indentación empleando una billa,Se produce una indentación empleando una billa,

cono

cono o o pirámide pirámide de de diamantediamante



 La relación entre la fuerza total del ensayo y el áreaLa relación entre la fuerza total del ensayo y el área

o profundidad de la huella proporciona la

o profundidad de la huella proporciona la medidamedida de dureza

de dureza



 Ensayo Rockwell, Brinell,Ensayo Rockwell, Brinell,

y Vickers y Vickers

(5)

ENSAYOS DE DUREZA POR PENETRACIÓN

Penetrador Penetrador Fuerza Fuerza Tiempo Tiempo Huella: Huella: Diámetro Diámetro profundidad profundidad Í Ínn dd icic e de d e de d uu rere zaza

(6)

DUREZA

BRINELL

P: Fuerza aplicada en kg f P: Fuerza aplicada en kg f S: área del casquete semi S: área del casquete semi esférico en mm

esférico en mm22

HB: Número de dureza HB: Número de dureza

(7)

D: diámetro de la billa D: diámetro de la billa d: diámetro de la huella d: diámetro de la huella P: carga aplicada P: carga aplicada

(8)

(9)

Medición de la huella Medición de la huella

(10)

Constante de ensayo



 Respecto a las cargas, tienen que serRespecto a las cargas, tienen que ser

proporcionales al cuadrado del diámetro, para que proporcionales al cuadrado del diámetro, para que las huellas obtenidas sean semejantes, y los

las huellas obtenidas sean semejantes, y los resultados, comparables.

resultados, comparables. P = K x D

P = K x D22

Hierro

Hierro y y aceros...aceros... ... ..K ..K = = 3030

Cobre,

Cobre, bronces bronces y y latones...latones... ... K K = = 1010

Aleaciones aluminio

Aleaciones aluminio ... ... ..K = ..K = 55

Estaño y plomo... ...K = 2,5

(11)

Escala Roja Escala Roja Escala Negra Escala Negra Durómetro Universal Durómetro Universal

(12)

En esta nueva En esta nueva

tecnología para ensayo tecnología para ensayo de dureza es importante de dureza es importante destacar la facilidad en destacar la facilidad en la la realización realización de de unun análisis estadístico y análisis estadístico y

para los casos de Brinell para los casos de Brinell y

y Vickers Vickers la la máquinamáquina ejecuta la fórmula

ejecuta la fórmula

haciendo rápida la toma haciendo rápida la toma de datos.

de datos.

DUROMETRO UNIVERSAL

(13)

(14)

MATERIAL

MATERIAL TIEMPOTIEMPO

Hierro

Hierro y y acero acero 10 10 a a 30 30 segseg

Cobre,

Cobre, bronces bronces y y latones latones 30 30 segseg

Aleaciones ligeras

Aleaciones ligeras 60 a 120 seg60 a 120 seg

Estaño

Estaño y y plomo plomo 120 seg120 seg

Materiales

(15)

Dureza Brinell de

algunos materiales



Acero de herramientas templado...500

Acero de herra

mientas templado...500



Acero duro (0,8% de Carbono)...

Acero duro (0,8%

de Carbono)...210

...210



Acero dulce (0,1% de Car

Acero dulce (0,1% de Carbono)... 1

bono)... 110

10

 

Bronce...

...

.. 100

100

 

Latón...

...

...50

 

Aluminio...

... 25 a 30

(16)

En los aceros de % C < 0,8; la relación entre

dureza y resistencia aproximada es:

(17)

Designación:

(18)

DUREZA ROCKWELL



 Se calcula la dureza en base a la profundidad deSe calcula la dureza en base a la profundidad de

penetración y la carga total no se aplica en forma penetración y la carga total no se aplica en forma continua.

continua.



 Hay una carga inicial y otra adicional (varia segúnHay una carga inicial y otra adicional (varia según

las condiciones de ensayo). las condiciones de ensayo).



 Los penetradores pueden ser billas o diamantesLos penetradores pueden ser billas o diamantes

aplicadas con diferentes cargas según el material y aplicadas con diferentes cargas según el material y su espesor.

su espesor. La

(19)

TIPOS DE

(20)

CUADRO Nº 3 CUADRO Nº 3

ESCALAS DE

ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL DUREZA ROCKWELL (Según A(Según Apraiz)praiz)

Escala Escala Desig. Desig. Tipo de Tipo de prueba prueba Tipo y tamaño Tipo y tamaño delpenetrador delpenetrador Carga Carga menor menor Carga Carga mayor mayor Escala del Escala del comparador comparador Kg. Kg. kgkg Color Color Ubicación Ubicación Aplicaciones Aplicaciones A

A Normal Normal Cono Cono dede

diamante

diamante 10 10 60 60 negro negro fuera fuera Aceros Aceros nitrurados, frío, hojas de afeitar. Carburosfrío, hojas de afeitar. Carburosnitrurados, flejes flejes estirados estirados enen metálicos metálicos B B ““ Bola deBola de 1/16 1/16””

““ 100 100 rojo rojo dentro dentro Aceros Aceros al al Carbono Carbono recocidos recocidos de de bajobajo

contenido de Carbono. contenido de Carbono. C C ““ Cono Cono dede diamante diamante ““ 150

150 negro negro fuera fuera Aceros Aceros duros. duros. Dureza Dureza superior superior a a 100100 HRb o 20 HRc HRb o 20 HRc D D ““ Cono Cono dede diamante diamante

““ 100 100 negro negro fuera fuera Aceros Aceros cementadoscementados

E

E ““ Bola deBola de

1/8 1/8””

““ 100 100 rojo rojo dentro dentro Materiales Materiales blandos, blandos, como como antifricción antifricción yy

piezas fundidas. piezas fundidas. F F ““ Bola deBola de 1/16 1/16””

““ 6060 ““ dentro dentro Bronce Bronce recocido, recocido, aluminio, aluminio, algunasalgunas

aleaciones de Al aleaciones de Al G

(21)

ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL (Según Apraiz)

Escala Escala Desig. Desig. Tipo de Tipo de prueba prueba Tipo y tamaño Tipo y tamaño del del penetrador penetrador Carga Carga menor menor Carga Carga mayor mayor Escala del Escala del comparador comparador Kg.

Kg. kgkg Color Color UbicaciónUbicación AplicacionesAplicaciones

K

K ““ Bola Bola dede

1/8 1/8””

““ 150 150 rojo rojo dentro dentro Metales Metales duros, duros, con con pocapoca

homogeneidad, fundición de homogeneidad, fundición de hierro. hierro. L L ““ Bola Bola dede 1/4 1/4”” ““ 6060 ““ dentrodentro ““ M M ““ Bola Bola dede 1/4 1/4”” ““ 100100 ““ dentrodentro ““ P P ““ Bola Bola dede 1/4 1/4”” ““ 150150 ““ dentrodentro ““ R R ““ Bola Bola dede 1/2 1/2””

““ 6060 ““ dentro dentro Metales Metales muy muy blandos, blandos, antimonioantimonio

S S ““ Bola Bola dede 1/2 1/2”” ““ 100100 ““ dentrodentro ““ V V ““ Bola Bola dede 1/2 1/2”” ““ 150150 ““ dentrodentro ““

(22)

ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL (Según Apraiz)

Escala Escala Desig.

Desig. Tipo deTipo depruebaprueba

Tipo y tamaño Tipo y tamaño del del penetrador penetrador Carga Carga menor menor Carga Carga mayor mayor Escala del Escala del comparador comparador Kg.

Kg. kgkg Color Color UbicacióUbicació n n

Aplicaciones Aplicaciones

15-N

15-N Superf. Superf. Cono Cono dede diamante diamante

3

3 15 15 negro negro fuera fuera Aceros Aceros nitrurados, nitrurados, cementadoscementados y

y de de herramientas herramientas de de grangran dureza. dureza. 30-N 30-N ““ Cono Cono dede diamante diamante ““ 3030 ““ fuerafuera ““ 45-N 45-N ““ Cono Cono dede diamante diamante ““ 4545 ““ fuerafuera ““ 15-T 15-T ““ Bola Bola dede 1/16 1/16””

““ 15 15 rojo rojo dentro dentro Aluminio, Aluminio, aleaciones aleaciones de de AlAl

30-T

30-T ““ Bola Bola dede

1/16 1/16””

““ 3030 ““ dentro dentro Bronce, latón Bronce, latón y y acero acero blando.blando. ““ 45-T 45-T ““ Bola Bola dede 1/16 1/16”” ““ 4545 ““ dentrodentro ““

(23)

(24)

(25)

(26)

Designación

45 HR C 45 HR C Valor de dureza Valor de dureza Escala C: Escala C: Cono de diamante Cono de diamante Carga: 150 kg Carga: 150 kg

(27)

Dureza Vickers



 Se deriva directamente del método Brinell, fueSe deriva directamente del método Brinell, fue

introducido en 1925 y se emplea mucho sobre todo introducido en 1925 y se emplea mucho sobre todo para piezas delgadas y templadas, con espesores para piezas delgadas y templadas, con espesores mínimos hasta de 0,2 mm. mínimos hasta de 0,2 mm. P: Carga aplicada en kgf P: Carga aplicada en kgf S: Área superficial de la S: Área superficial de la huella impresa, en mm2 huella impresa, en mm2

(28)



(29)

Carga aplicada: Variable de 1 a 120 kg. Carga aplicada: Variable de 1 a 120 kg. Un mismo valor de carga puede

Un mismo valor de carga puede usarse para materialesusarse para materiales

de diferente dureza: templados, blandos, semiduros, … de diferente dureza: templados, blandos, semiduros, …

Huella obtenida con una Huella obtenida con una pequeña carga, la

pequeña carga, la cualcual permite medi

permite medirr microdurezas microdurezas

(30)

2 2

d

P

1,854

HV

 P: Carga aplicada en kg P: Carga aplicada en kg d: diagonal promedio de la d: diagonal promedio de la huella en mm huella en mm

(31)

Designación:

440 HV 30 / 20

Valor de dureza Valor de dureza Ensayo de Ensayo de dureza Vickers dureza Vickers Tiempo de Tiempo de aplicación de la aplicación de la carga: 20 seg. carga: 20 seg. Carga aplicada Carga aplicada en kg en kg

(32)



(33)

Dureza Shore (UNE 53130, ASTM D 2240, ISO 868)



 Consiste en evaluar la dureza superficial del materialConsiste en evaluar la dureza superficial del material

midiendo la profundidad que alcanza una punta de midiendo la profundidad que alcanza una punta de acero normalizada cuando se presiona contra el acero normalizada cuando se presiona contra el material. Se puede medir con instrumentos simples material. Se puede medir con instrumentos simples ..

(34)

El sistema de indicación de El sistema de indicación de presión constante asegura la presión constante asegura la presión uniforme de la prueba presión uniforme de la prueba que elimina las lecturas falsas que elimina las lecturas falsas debido a las diferencias entre los debido a las diferencias entre los operadores.

(35)

ENSAYOS



 La superficie de apoyo y de la muestra deberán serLa superficie de apoyo y de la muestra deberán ser

lisas y de caras paralelas. El durómetro se coloca lisas y de caras paralelas. El durómetro se coloca sobre la muestra con paralelismo de caras con sobre la muestra con paralelismo de caras con ayuda de un dispositivo apropiado. La presión ayuda de un dispositivo apropiado. La presión aplicada por estos aparatos es de 12,5 N en la aplicada por estos aparatos es de 12,5 N en la

Shore A

(36)



 El métodoEl método Shore AShore A se aplica a plásticos blandos, por se aplica a plásticos blandos, por

ejemplo PVC plastificado, dureza de caucho natural, ejemplo PVC plastificado, dureza de caucho natural, elastómeros y plásticos suaves, polietilenos.

elastómeros y plásticos suaves, polietilenos.



 El métodoEl método Shore DShore D se emplea para plásticos más duros: se emplea para plásticos más duros:

elastóme

elastómeros duros, plástiros duros, plásticos, caucho duro, ebonita y cos, caucho duro, ebonita y otrosotros



 La durezaLa dureza ShoreShore se expresa en unidade se expresa en unidades des de Shore AShore A o o DD. Son. Son

posibles diferencias de 2-3 unidades

posibles diferencias de 2-3 unidades ShoreShore_..



 Es muy importante realizar la medida siempre al mismoEs muy importante realizar la medida siempre al mismo

tiempo, 3 ó 15 s. tiempo, 3 ó 15 s.

(37)

(38)