DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGA Y MECNICA
CARRERA DE INGENIERA MECNICA-MECATRNICAASIGNATURA: MECNICA DE
MATERIALES
INFORME DE DUREZA BRINELL, DOBALDO EN METALES, IMPACTO
Profesor: Ing. Christian LeivaALUMNOSJoselyne NaranjoFreddy
CrdovaJuan Carlos QuijijeSantiago Medina
SANGOLQU-ECUADORTEMA: DUREZA BRINELL, DOBLADO EN METALES,
IMPACTO1) OBJETIVO Medir la dureza Brinell, resistencia al impacto
de un metal y observar las fibras sometidas a traccin en una placa
doblada.2) MARCO TERICO 2.1 DUREZA BRINELL Durezade un material
mediante el mtodo de indentacin, mide la penetracin de un objeto en
el material a estudiar. Este ensayo se utiliza en materiales
blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o
penetrador usado es una bola deacero templado de diferentes
dimetros. Para los materiales ms duros se usan bolas decarburo de
tungsteno. El valor medido es el dimetro del casquete en la
superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy
sensibles al estado de preparacin de la superficie.
La bola penetra dejando una marca. Este ensayo slo es vlido para
valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero,
pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es
vlido. Se pasa entonces al ensayo dedureza Vickers. Para saber si
el ensayo es vlido o no, se usa el espesor de la pieza y la
profundidad de la huella; mediante la frmula siguiente: espesor de
la pieza > = a 8 veces la profundidad de la huella. De este
modo, si el valor resultante es menor al que tiene el espesor de la
pieza se dice que el ensayo es vlido, en caso contrario, no lo ser;
y por tanto se pasa al ensayo Vickers.
DondeHB= Dureza Brinell (kg/mm2) P= Carga aplicada (KG)D=
Dimetro de la esfera de acero (mm)d= Dimetro promedio de la huella
dejada por la esfera de acero (mm)2.2 RESISTENCIA AL IMPACTOViga
simplemente apoyada con carga de impacto en la mitad de la
longitud
DndeI=Resistencia al impactoU=Energa de deformacin medida en el
pndulo de CharpyA= rea de la seccin transversalLey de la
conservacin de la energa, que involucra energa potencial, cintica y
de deformacin.2.3 ENSAYO DE CHARPYLa prueba de impacto o prueba de
resiliencia Charpy, la cual consiste en medir la capacidad de un
material para absorber la aplicacin sbita de una carga sin
romperse, esta capacidad de absorcin se puede ver afectada por el
ambiente en el que se realice la prueba y la composicin qumica del
material. Para la correcta realizacin de la prueba Charpy existen
normas tcnicas y elementos importantes para el ensayo como es el
pndulo, en el cual vamos a identificar los diferentes tipos de
energa que van a afectar la probeta en el momento previo y
posterior al impacto.; tambin se muestran resultados de la misma,
materiales de gran desempeo para su realizacin y algunos ejemplos
de aplicaciones en nuestro entorno.
3. EQUIPOS1. Calibrador pie de rey, Mitutoyo apreciacin:
0.02mm.2. Mquina universal de ensayos AMSLER. 3. Indentor con
esfera de acero endurecido (Dureza Brinell)4. Pndulo de Charpy
(Impacto)4. MATERIALESHierro fundidoAcero A365. PROCEDIMIENTO5.1
DUREZA BRINELL
Pulir la probeta Medir el dimetro de la esfera de acero
endurecido Aplicar una carga de 1500 Kg durante 15 s con la mquina
de ensayos universales Medir el dimetro medio(laboratorio de
metrologa), de la huella dejada por la esfera de acero Hacer firmar
las hojas de registro5.2 RESISTENCIA AL IMPACTO Medir la
dimensiones de la seccin transversal de la probeta Determinar el
valor de referencia de la energa de deformacin Medir la energa de
deformacin U de la probeta hasta la rotura Observar la seccin de
rotura de la probeta6. PREGUNTAS6.1 DUREZA BRINELL1. Calcular la
dureza Brinell HB de cada materialACERO A36Ejemplo de
clculosP=1500kgD=10.57mmd=3.981mm
ANLISIS DE ERRORES
ACERO A36
DUREZAP=1500kg
ACEROD(mm)d(mm)HB (calculado)HB (terico)%ERROR
HIERRO FUNDIDO10,572,886224,9462354,28%
A 3610,573,981116,0711203.27%
2. Calcular la relacin entre la dureza Brinell y el esfuerzo
ltimo a la traccin del materialLa dureza es proporcional a la
resistencia a la traccin. Pero la constante de proporcionalidad es
diferente para diferentes materiales
ACEROHB(calculado)Resistencia a la traccin N/mm2
A36116.071385
HIERRO FUNDIDO224,946770
Conclusiones El hierro fundido es ms duro que el acero A36. En
el hierro fundido se cre una grieta al hacer el ensayo de dureza,
mientras que en el A36, no se provoc ninguna grieta. El hierro
fundido es un acero frgil, y el A36 es un acero blando.
6.2 RESISTENCIA AL IMPACTO 1. Calcular la resistencia al impacto
I de la probetaAcero Hierro fundido Ejemplo de clculosI=Resistencia
al impactoU=14.9 kpm1kpm=9.81Na=11.39mm=0.01139 [m]l=7.06mm=0.00706
[m]
RESISTENCIA AL IMPACTO
ACEROa(mm)l(mm)U(kpm)I(kN/m)
Frgil(fundicin)9.944,90,11827.112
A3611.397.0614.90.02014
2. Realizar un balance de energaNosotros poseemos energa
potencial debido a la altura de donde se dispara el brazo en el
ensayo Charpy, en el momento que baja, cuando la altura sea cero,
esta energa se transforma en energa cintica. Es aqu donde nuestra
probeta absorver cierta cantidad de esa energa, impidiendo que el
brazo alcance su altura inicial. La diferencia entre la altura
inicial del pndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite
medir la energaabsorbida en el proceso de fractura de laprobeta. La
energa absorbida en el impacto por la probeta usualmente se calcula
como la diferencia de alturas inicial y final del pndulo, obviando
algunas prdidas por rozamiento
Dnde:es la energa empleada en la rotura en JoulePes la masa del
pndulo en Kgges la gravedad (9,8 m/s)hes la altura inicial del
pnduloh'es la altura final del pnduloles la longitud del pndulo en
metrosyson los ngulos que forma el pndulocon la vertical antes y
despus de soltarlo, respectivamente.
3. Describir la seccin de falla de la probetaHierro FundidoLa
probeta se fracturo completamente sin sufrir ninguna deformacin en
sus alrededores, por lo que se conculye que es un material
frgil.
Acero A36En los alrededores de la fractura de la probeta se
localizan deformaciones en parte provocadas por el esfuerzo del
material por absorber parte del choque. Es por esto que se
considera como un material resistente. HIERRO FUNDIDO ACERO A364.
Conclusiones Con este ensayo pudimos determinar que tan dctil o
frgil es un un acero, en nuestro caso el hierro fundido es frgil y
el A36 es un acero dctil. Los aceros que son frgiles no absorben el
impacto, por lo que se fracturan con gran facilidad. Los aceros que
son dctiles absorben una cantidad considerable de energa, se rompen
pero se nota claramente en sus fibras que ha existido
deformacin.6.3 DOBLADO 1. Describir las fibras a traccin
observadasEn nuestras platinas al realizar los ensayos de doblado
pudimos apreciar:En la placa sin soldar, el doblado se fue
realizando de forma uniforme hasta llegar a su deformacin final.
Las fibras superiores fueron sometidas a traccin por lo que se
observa un alargamiento en las fibras. En las fibras inferiores se
observa que las fibras se comprimen.En la placa soldada el momento
de realizar el ensayo, poco a poco esta fue cediendo en el cordn de
soldadura hasta que llego al punto de la rotura, lo que podemos
sacar como conclusin de que no hubo una buena soldadura, ni una
buena fundicin de las placas con el cordn.2. Conclusiones El ensayo
de doblado nos permite determinar las caracteristicas de un
material, y su comportamiento respecto a fuerzas de flexin. Pudimos
determinar que se puede realizar un ensayo de doblado para
comprobar la calidad de una soldadura, aunque es recomendable usar
un ensayo de traccin para el mismo.7. ANEXOSEn el laboratorio de
metrologa con el microscopio de herramientas y gracias al esquema
siguiente se obtiene.
Para el acero A 36:
Para el hierro fundido:
8. REFERENCIAS Ing. Prez, Gua de Laboratorio de Mecnica de
Materiales, ESPE SUMITEC (Suministros tcnicos S.A), Acero grado
maquinaria AISI 1018,
http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%201018.pdf
mayo 2013 http://www.utp.edu.co/~gcalle/Impacto.pdf (mayo.2013)
Wikipedia, pndulo de Charpy,
http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ndulo_de_Charpy (mayo 2013)