Artculo Cientfico / Scientific Paper

Gmez Pablo / Ensayos de Dureza

ENSAYOS DE DUREZAGomez Guerrero Pablo AndrsResumenAbstract

En este documento se tratar sobre los ensayos de dureza que se pueden aplicar a diversos materiales, los cuales estn sometidos a diversas fuerzas externas dependiendo del ensayo a realizarse, los materiales en general expuestos a estos ensayos son por lo general metales, podemos establecer una variada clasificacin gracias a los ensayos que podemos realizar, y del grado de dureza a determinar.

Palabras Clave: Dureza, Ensayo, FuerzaThis document will be discussed on the hardness tests that can be applied to various materials, which are subject to various external forces depending on the test to be performed, the materials generally exposed to these trials are usually metals, we can establish a wide by classification tests we can perform, and determine hardness.Keywords: Hardness, Essay, Force

Estudiante de 3er Ciclo/Ingeniera Mecatrnica/Universidad Politcnica Salesiana

Correo de Autor: pgomezg1@est.ups.edu.ec

1. Introduccin

Los materiales poseen diversas propiedades en los que intervienen varios aspectos como su estructura atmica, elementos que lo conforman, y el tipo de enlace por el cual se encuentran unidos.

Estos materiales se someten a diversas pruebas en las cuales se miden su capacidad de resistencia ante un agente externo a este. En el presente documento, veremos los diferentes tipos de ensayos de dureza, a los que los materiales son sometidos y sus diversas formas, de medicin.

2. Ensayos de Dureza2.1 Dureza de un MaterialPropiedad comn de un material, nos la indicacin general de un material, sobre la resistencia que este posee, en este caso la indentacin permanente. Esta depender del indentador y a la carga aplicada. Se encuentra relacionada con las propiedades elsticas y plsticas del material. [1]2.2 Ensayos de DurezaSe han realizado varios ensayos de dureza de los materiales, para medir el factor de dureza de los mismos, para ello se ensaya con un indentador, con este se realiza una deformacin local, los valores obtenidos durante el ensayos depender del mtodo de ensayo y de las condiciones del mismo. No existe un solo tipo de ensayo de dureza este depender del tipo de dureza que se quiera ensayar para estos casos tenemos Ensayos Estticos: La carga se aplica de forma esttica, se presiona sobre la superficie de ensayo, relativamente lento, el resultado de la carga es el cociente de la misma. Como son el caso del ensayo de Brinell, Vickers, Knoop, y Rockwell

Ensayos Dinmicos: La carga se aplica en forma de impacto, este es lanzado contra la probeta con energa conocida, el valor de dureza se obtiene por la energa de rebote, del penetrador. Esto sucede en los mtodos de Shore y Leeb. [2]2.3 Ensayo de BrinellSe emplea una bola de acero duro o carburo de tungsteno, por lo general de 10mm, se imprime sobre el material, con cargas desde 500 a 3000kg, esta se mantiene constante durante un tiempo de 10 a 30s, materiales ms duros requieren cargas mayores. El nmero de dureza de Brinell (HB) se encuentra en funcin de la magnitud de carga como del dimetro de la huella resultante.

Ilustracin 1 Ensayo de BrinellLa mquina que se usa para el ensayo es la maquina de penetracin de Brinell

Ilustracin 2 Probador de Dureza de Brinell

Este ensayo se encuentra avalado por las normas:

UNE 7-017-73.

ASTM E 10-78

NTE INEN 0123 [1] [3] [6] [7] [10]2.3 Ensayos de RockwellSe usa mediante un instrumento de lectura directa el cual se basa en el principio de medicin de profundidad diferencial. Se lleva a cabo elevando la muestra lentamente hacia el marcador, hasta llegar a una carga determinada menor, indicndose en el disco medidor, despus se aplica una carga mayor mediante una palanca de carga, una vez la aguja del disco llega al reposo, se retira la carga mayor y con la carga menor todava aplicada se lee el nmero de Rockwell en el medidor.

Ilustracin 3 Ensayo de Dureza de RockwellExisten 2 mquinas probadoras del nmero de Rockwell el probador normal para secciones gruesas y el probador superficial para secciones delgadas. El marcador puede ser un cono de diamante o una bola de acero. Los dimetros de los marcadores pueden ser de 1/16, 1/4, 1/8, y , pulgada, las cargas aplicadas van desde 600, 100, y 150kg en el probador normal y de 15, 30, 45kg en el probador superficial. La unidad para la dureza de Rockwell es el HR.

Ilustracin 4 Mquina de Ensayos de Dureza de RockwellEsta prueba est avalada por las normas:

ISO/R 80

UNE 7-053-73

ASTM. E 18-67. [3] [4] [10] 2.4 Ensayo de Vickers Esta prueba usa un instrumento piramidal de base cuadrada, con un ngulo predefinido de 136, su intervalo de carga va desde los 1 a 120 kg. Funciona con el mismo principio que el probador de Brinell, se expresa en trminos de carga y rea de impresin. Como resultado la impresin de la muestra ser un cuadrado, la diagonal de la misma medira 0.5mm se lo conoce como nmero de dureza piramidal o de Vickers HV.

Puede ser usado para medir hojas delgadas o secciones muy gruesas.

Ilustracin 5 Ensayo de Dureza de Vickers

Este ensayo se realiza en el la maquina de dureza de Vickers

Ilustracin 6 Mquina de Ensayo de Dureza de VickersLa prueba se encuentra avalada por las normas:

ASTM E 92-82

ISO R 81

COPANT R 4 [1] [2] [8] [10] 2.5 Ensayo de Dureza de ShoreEl mtodo de shore constituye en determinar el rebote que sufre un percutor al chocar contra la superficie ensayada, dejndose caer desde una altura determinada, el percutor usado es de un acero duro de forma cilndrica, de punta redondeada, puede ser tambin de diamante.

Ilustracin 7 Ensayo de Dureza de ShoreEl percutor pose un peso de 3 a 7 kg, generalmente se deja caer desde una altura de 250mm, la lectura del rebote se la realiza en una escala de 140 divisiones, por ejemplo un acero templado corresponde a un acero templado.

Ilustracin 8 Escleroscopio de ShoreSe encuentra avalado por las normas:

UNE 102039

UNE-ISO 7619-1:2011 [1] [5] [10] 2.6 Ensayo de KnoopEl marcador Knoop tiene marcador piramidal, produce una impresin en forma de diamante, posee diagonales largas y cortas en una aproximacin de 7:1. Posee varios ngulos longitudinales de 17230 y transversales de 130. La profundidad de impresin es 1/30 de longitud.

Ilustracin 9 Ensayo de Dureza de Knoop

El nmero de dureza de Knoop es el resultado de dividir la carga entre el rea de impresin. El nmero de dureza de Knoop se representa con HK

Se encuentra avalado por las normas:

UNE-ISO 7619-1:2011 [1] [3] [10] 2.7 Ensayo de Dureza de MohsEste ensayo mide la rayadura o la capacidad de los minerales a ser rayado, consta con una escala de 10 minerales, siguiendo un orden de incremento de dureza. El talco es el 1, el yeso es el 2, hasta el 9 el corindn, y el 10 el diamanteEsta prueba no es muy usada en metalurgia, se usa ms en mineraloga, posee la principal desventaja de que la escala no es uniforme.

Cuando se realizan pruebas de dureza los valores son muy cercanos entre 1 y 9, y se no presenta las durezas cercanas entre 9 y 10. [3]

Ilustracin 10 Escala de Dureza de Mohs3. ConclusionesEl grado de dureza de los materiales se puede medir con diversos factores los cuales estn bajo, parmetros preestablecidos, los cuales surgieron gracias a un estudio cientfico el cual fue cuidadosamente analizado, para dar finalmente los ensayos de dureza estudiados en este documento.

Vemos que se toman como referencia varios aspectos, y propiedades de los materiales, en la mayora de los ensayos se aplicaba una fuerza externa ya sea en un estado esttico o cintico, la base en el anlisis del grado del dureza del material, en la huella dejada por el marcador del ensayador.

Los marcadores estaban hechos de materiales de grado de dureza alta como carburo de tungsteno, o diamante por lo general eran esferas o terminaban en puntas piramidales, las cuales conformaban la huella para el grado de dureza de dicho material.Referencias

Libros:[1] Avner, Sydney. (1988). Introduccin a la Metalurgia Fsica (2 ed., Vol. 1, pp. 39-47). Ciudad de Mxico, McGraw-Hill..J.J. Kavanagh, R.S. Barrett,

[2] Smith, William. (1998). Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de Materiales (3 ed., Vol. 1, pp. 216-218). Ciudad de Mxico, McGraw-Hill.[3] Callister, W. (1998). Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de Materiales (1 ed., Vol. 1, pp. 136-139). Ciudad de Mxico, Revert.

[4] Askeland, D. (1998). Ciencia e Ingeniera de Materiales (3 ed., Vol. 1, pp. 142-143). Missouri, Thomson.[5] Kalpakjian R. Schmid, S. (2008). Manufactura, Ingeniera y Tecnologa. (5 ed., Vol. 1, pp. 79-82). Mxico, Pearson Education.[6] Mott, R. (2009). Resistencia de Materiales (5 ed., Vol. 1, pp. 63-64). Mxico, Pearson Education.

Patentes:[7] (1984). DETERMINACIN DE LA DUREZA BRINELL Ecuador, Norma Tcnica Ecuatoriana NTE INEN 0123.[8] (1977). Ensayo de dureza Vickers Ecuador, Norma Tcnica Ecuatoriana NTE INEN 0124.

[9] (1984). DETERMINACIN DE LA DUREZA ROXKWEL Ecuador, Norma Tcnica Ecuatoriana NTE INEN 0125.

Pginas Web:[10] L. (2010, 08). NORMAS ASTM PARA PRUEBAS MECNICAS. Lab. Mecnica de Materiales UNAH. Obtenido 11, 2015, de https://sites.google.com/site/labmecanicadematerialesunah/noticias/normasastmparapruebasmecanicas143