Práctica No.10 - MC Daniel Ramirez Villarreal

Transcripción

UANL
FIME.
LAB. DE MECÁNICA DE MATERIALES PARA MECATRONICA
Práctica No.10
Dureza
Definición de dureza
Se denomina dureza a la resistencia a ser rayado que ofrece la superficie lisa de un
mineral, y refleja, de alguna manera, su resistencia a la abrasión. Mediante el estudio de la
dureza de un mineral se evalúa, en parte, la estructura atómica del mismo pues es la expresión de
su enlace más débil.
La dureza es una forma de evaluación de la reacción de una estructura cristalina a una
tensión sin rotura. En los cristales con enlaces metálicos, que pueden fluir plásticamente, el
rayado da lugar a una ranura o surco. Por el contrario, en materiales frágiles el rayado es la
manifestación de una microfractura.
Definiciones de dureza para materiales metálicos.
a) Dureza al rayado: Resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro.
Dureza Mohs (mineralógica).
Escala de Mohs
La escala de Mohs es utilizada para medir la dureza de una sustancia. Fue propuesta por
Friedrich Mohs y se basa en el principio que una sustancia dura puede rayar una sustancia más
blanda pero no es posible al revés.
Mohs, un geólogo, escogió 10 minerales a los que atribuyó un determinado grado en su
escala empezando con el talco que recibió el número 1 y terminando con el diamante al que se
asignó el número 10. La tabla completa es la que se indica:
Notas de curso de laboratorio
CATEDRATICO: MC. Daniel Ramirez Villarreal
PRACTICA No. 10
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Dureza
Mineral
Composición química
1
Talco, (se puede rayar
fácilmente con la uña)
Mg3Si4O10(OH)2
2
Yeso, (se puede rayar
con la uña con más
dificultad)
CaSO4·2H2O
3
Calcita, (se puede
rayar con una moneda
de cobre)
CaCO3
4
Fluorita, (se puede
rayar con un cuchillo)
CaF2
5
Apatito, (se puede
rayar difícilmente con
un cuchillo)
Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)
6
Ortoclasa, (se puede
rayar con una lija de
acero)
KAlSi3O8
7
Cuarzo, (raya el vidrio)
SiO2
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8
Topacio,
Al2SiO4(OH-,F-)2
9
Corindón, (zafiros y
rubíes son formas de
corindón)
Al2O3
10
Diamante, (el mineral
natural más duro)
C
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3
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Tabla de la escala de Mohs
Escala de Mohs
Extensión de la escala de Mohs
No. de
dureza
Mineral de referencia
No. de
dureza
1
2
3
4
5
Talco
Yeso
Calcita
Flourito
Apatita
1
2
3
4
5
6
Feldespato (ortoclasa)
6
7
8
9
10
Mineral de referencia
7
8
9
10
11
Talco
Yeso
Calcita
Flourito
Apatita
Feldespato
(ortoclasa)
Sílice puro vítreo
Cuarzo
Topacio
Granate
Circonia fundida
Zafiro o corundo
12
Alúmina fundida
Diamante
13
14
15
Carburo de silicio
Carburo de boro
Diamante
Cuarzo
Topacio
Equivalente
metálico
Estilita
Carburo de tántalo
Carburo de
tungsteno
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Esta escala no es en modo alguno proporcional, en efecto, la diferencia entre la dureza
del diamante (10 en la escala) y el corindón (9 en la escala) es mucho mayor que la existente
entre el corindón y el talco (1 en la escala).
La dureza de un mineral es una propiedad vectorial, pudiendo presentar un mismo mineral
diversos valores dependiendo de la dirección según la cual se les raye. Por lo general, esa
diferencia es muy ligera, pero en el caso de la cianita H = 5 paralelamente a su alargamiento y H
= 7 normalmente a este. La calcita tiene una H = 3 en todas sus direcciones excepto según
{0001} en la que vale H = 2.
El test de dureza de Mohs consiste simplemente en encontrar cual es el último mineral de
la escala que puede ser rayado por el ejemplar a medir y cual es el primero que no puede serlo.
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Cuando se encuentra un mineral en el campo, rara vez se dispone de 10 minerales para
efectuar el test de dureza. Por el contrario, puede obtenerse una aproximación bastante buena
usando simplemente:
La uña del dedo (H = 2.5).
Una moneda de cobre (H = 3).
Una punta de acero, por ejemplo una punta de cuchillo, un clavo etc. (H = 5).
Un fragmento de vidrio (H = 5.5).
Mientras que, debido a su poca exactitud, en muchos ámbitos se han establecido otras
escalas de dureza, algunas de ellas basadas en otros principios, la escala de Mohs aún se aplica
en geología debido a su sencillez y la facilidad de estimar la dureza de los minerales con pocos
medios. Empleando estos objetos comunes se consigue una buena orden de magnitud de dicha
dureza
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.
En muchas plantas modernas se emplea como ensayo cualitativo o de inspección para el
acero endurecido. Además de los métodos de ensaye normales y más exactos usados en muestras
representativas de cada lote, cada pieza del lote puede recorrerse con una lima y de realizar un
pase con la lima el operador puede descargar las piezas insatisfactorias.
Obviamente resulta imposible establecer distinciones sutiles de dureza, pero en la dureza
crítica la lima se desliza sobre la superficie de las piezas aceptables y muerde las piezas
demasiado suaves. Obviamente el método depende de la lima y la forma de que se le use, pero a
pesar del gran elemento personal del ensayo, se le usa extensamente y constituye un ensayo
satisfactorio y rápido en manos de un operador hábil.
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b) Dureza a la penetración: Resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más
duro.
Dureza Brinell.
La prueba Brinell consiste en marcar sobre la superficie de la pieza en examen una huella
permanente, mediante una esfera de acero durísimo sobre la que se aplica, sin choque, una carga
prefijada.
Huella
Suponiendo que la huella sea un casquete esférico y empleando los mismos símbolos de
la figura tenemos:
Superficie del casquete esférico:
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Según UNE 7017 1a R, se define como número de dureza Brinell la relación entre la
carga en kilogramos aplicada sobre la bola, y el área en milímetros cuadrados de la huella.
Tendremos por tanto:
La prueba de Brinell da resultados admisibles hasta una dureza de unos 350 kg/mm2. Por
encima de este valor, la deformación elástica de la bola falsea los resultados, debiéndose
entonces recurrir a otros métodos que emplean penetradores de diamante.
El diámetro de la bola debe elegirse en función del espesor de la pieza en prueba, tal
como se indica en la tabla. La diferencia entre el diámetro medio efectivo de las bolas y su
diámetro nominal, ha de estar comprendida entre +- 0.0035 y +-0.0045 mm, lo que quiere que
sean construidas con gran precisión. El material de las bolas debe ser acero templado, con dureza
HV>850 kilogramos por milímetro cuadrado.
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La carga a aplicar depende del material a probar y del cuadrado del diámetro de la bola,
según la relación F=kD2. El valor de k es de:
30 para los materiales férricos:
10 para las aleaciones ligeras;
5 para el bronce y el latón:
2.5 para metales blandos;
1.25 para metales muy blandos;
0.5 para metales muy blandos.
Esta tabla resume los datos relativos a la prueba Brinell 1:
La prensa Amsler es una máquina de las más conocidas para pruebas Brinell
Mediante el tornillo 1 se pone en contacto la pieza 3 con el penetrador 2: seguidamente después
de haber cerrado la llave 11 se acciona la manivela 13, primero en un sentido y luego en otro,
haciendo avanzar y retroceder el émbolo roscado: con esta maniobra, el aceite se impulsa desde
la cámara anterior a la posterior de la bomba 12, y en consecuencia se envía al cilindro 4.
Prosiguiendo la maniobra, aumenta la presión en el cilindro 4,
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levantándose su pistón que comprime la pieza 3 contra el penetrador 2. Al mismo tiempo
a través del tubo 14, el aceite actúa sobre el pistón 6, que accionando el tirante 5 hace oscilar la
pieza 7 alrededor de la articulación F, desviando el péndulo 8 de su posición vertical. Por efecto
de esta desviación, el péndulo crea un momento que se equilibra con el originado por la presión
del aceite sobre 6; por tanto, la desviación del péndulo es proporcional a la presión del aceite en
el cilindro, y en consecuencia a la fuerza aplicada contra el penetrador.
El vástago del péndulo lleva un sector dentado que engrana con un piñón unido a un índice; de
esta forma la desviación del índice, por ser proporcional a la del péndulo, lo es también a la carga
aplicada. El cuadrante se marca de manera que indique directamente el valor de dicha carga en
kilogramos.
Para anular la carga se afloja el volante 11, con lo que retrocede su aguja permitiendo que
el aceite a presión existente en 4 retorne del depósito 9 a través del tubo 14 y del distribuidos 10.
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Valores medios de dureza Brinell
Dureza Rockwell.
La prueba de dureza Rockwell consiste en hacer penetrar, en dos tiempos, en la capa
superficial de la pieza en examen un penetrador de forma prefijada y medir el aumento
permanente de la profundidad de penetración.
En los ensayos de dureza Rockwell, las unidades de dureza se establecen por la medida
de la profundidad, e, de la huella de acuerdo con el modelo:
HR = A - e (mm)/0.002
El ensayo es aplicable a todo tipo de materiales metálicos:
a) Blandos. Se utiliza como penetrador una bola de acero templado, similar al del ensayo Brinell.
En la tabla 2.6 se observan diámetros y cargas normalizados para este tipo de ensayos. En este
ensayo, el parámetro A de la expresión 2.48 es 130.
b) Duros. Se utiliza como penetrador un cono de diamante de 120° de ángulo de vértice
redondeado en la punta. Se usan cargas normalizadas de 60, 100 y 150 kilogramos, con el
subíndice indicado en la tabla.
BOLA
Denominación del ensayo
Diámetro de la bola (mm)
Carga (kg)
B
E
F
CONO
G
K
1.590 3.175 1.590 1.590 3.175
100
100
60
150
150
A
C
D
-
-
-
60
150 100
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c) Pequeños espesores en materiales blandos o duros. Es el caso de flejes, chapas delgadas o
también sobre capas endurecidas, cementadas o nitruradas. En este supuesto se usa la modalidad
de pequeñas cargas especificadas en la norma, 3 kilogramos de precarga y 15, 30 o 45
kilogramos de carga. Se conoce este tipo de ensayos como Rockwell superficial.
La denominación de la dureza Rockwell ensayada es por escalas, de A a L, que identifica
la precarga, carga y tipo de penetrador. La tabla especifica distintas variantes del ensayo
Rockwell existentes.
ESCALA
CARGA
(kg)
A
60
Cono de
diamante
Materiales duros en extremo, carburos de
wolframio, etc.
B
100
Bola de 1/16"
Materiales de dureza media, aceros al carbono
bajos y medios, latón, bronce, etc.
C
150
Cono de
diamante
Aceros endurecidos, aleaciones endurecidas y
revenidas.
D
100
Cono de
diamante
Acero superficialmente cementado.
E
100
Bola de 1/8"
Hierro fundido, aleaciones de aluminio y
magnesio.
F
60
Bola de 1/16"
Bronce y cobre recocidos.
G
150
Bola de 1/16"
Cobre al berilio, bronce fosforoso, etc.
H
60
Bola de 1/8"
Placa de aluminio.
K
150
Bola de 1/8"
Hierro fundido, aleaciones de aluminio.
L
60
Bola de 1/4"
Plásticos y metales suaves, como el plomo.
PENETRADOR
MATERIALES TIPICOS PROBADOS
Con el objeto de obtener ensayos reproducibles, la máquina obtiene el valor "e", por
incrementos de las cargas aplicadas de acuerdo con la secuencia siguiente, figura 2.34:
a) Aplicación de una carga previa, F0 = 10 kg. Esta sirve para tomar una referencia h0,
independiente del estado superficial.
b) Aplicación de la sobre-carga de ensayo, F1, con lo que se alcanza h1.
c) Eliminación de la sobre-carga F1, con lo que se recupera la deformación elástica y se conserva
la remanente. La profundidad alcanzada es h.
d) La profundidad de la huella viene definida por: e = h - h0
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En las siguientes figuras se muestran esquemáticamente las sucesivas
posiciones que toma el penetrador, de cono o de bola, durante la realización de la prueba.
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Esquema del Durómetro Rockwell
Se maniobra lentamente con
el
volante 13 para poner en
contacto la pieza con el
penetrador, y se sigue
levantando
el
plato
portaobjetos hasta que una
referencia grabada sobre el
vástago
del
micrómetro
coincida con el borde de su
casquillo:
en
estas
condiciones queda aplicada
sobre el penetrador la carga
inicial
de
10
kg
produciéndose una pequeña
huella.
Durante
esta
operación, el penetrador va
subiendo, por lo que la aguja
del micrómetro gira en el
sentido del reloj.
Se pone a cero el micrómetro
mediante un botón que hace
girar el cuadrante. Se levanta
la
manecilla que libera la
palanca secundaria. De esta
forma, sobre el penetrador
actuará la carga de prueba, y
la
huella alcanzará su máxima profundidad. Durante esta operación, la aguja del micrómetro girará
en sentido contrario al reloj.
Se deja que actúe la carga durante 3 0 6 segundos. Se elimina la carga adicional bajando la
manilla que bloquea la palanca secundaria; sobre ésta recaerá la carga de la principal aligerando
así el penetrador que quedará sometido nuevamente tan sólo a la inicial de 10 kg. Debido a la
reacción elástica del material, el penetrador sube algo; el índice del micrómetro dirá en sentido
horario, deteniéndose en un punto que indicará, sobre la escala elegida del cuadrante el número
de dureza Rockwell.
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Dureza Vickers.
La prueba Vickers se basa en el mismo principio que la de Brinell. Los aparatos para
realizar dicha prueba están formados sustancialmente por una bancada, a la que van unidos:
-el mecanismo para la aplicación de la carga;
-la mesa portaobjetos;
-el soporte del penetrador;
-el microscopio para medir las diagonales de la huella.
Para la prueba Vickers se emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de
base cuadrada, con ángulo en el vértice de 136 grados, es decir, igual al ángulo de ataque
necesario para conseguir una huella regular.
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Puesto que el eje penetrador es normal a la superficie en examen, la huella tendrá forma
de pirámide regular, y su intersección con la superficie de la pieza será un cuadrado. El área de la
huella, se deduce analíticamente a partir de la longitud de las diagonales del cuadrado, que se
mide con el auxilio de un microscopio.
Área de la huella.
Empleando los símbolos de la figura, tendremos lado de la huella:
Área de la huella (perímetro por la mitad de la apotema).
La dureza Vickers se expresa como la relación de la carga en kilogramos aplicada, y el
área en milímetros cuadrados de la huella:
Normalmente se emplea una carga de 30 kg aplicada durante 15 seg, pero pueden
emplearse también cargas menores para no dañar la pieza. Cuando la carga aplicada es distinta
de 30 kg, hay que hacerlo constar en el certificado de pruebas.
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Máquina Armstrong
De entre varias máquinas existentes para la prueba de Vickers citaremos la de Armstrong,
a excéntrica, esquemáticamente en la figura:
Accionando el volante 9, se pone la
probeta en contacto con el penetrador;
seguidamente, moviendo hacia abajo la
palanquita 4, que actúa a través de la 5
se libera la excéntrica 14, que girará
arrastrada por el peso 18 y el cabecillo
17. Al seguir el perfil de la excéntrica,
el tope 6 descenderá y en consecuencia,
la palanca 3 podrá girar alrededor de la
articulación 2 aplicando sobre el
penetrador 8 el esfuerzo debido a la
carga 15 amplificada según la relación
entre los brazos de la propia palanca.
Debido a la acción del freno de aceite
16, la carga se aplica lentamente en
unos 5 segundos.
Normalmente, la aplicación de la carga se prolonga durante 15 segundos, y termina
automáticamente cuando el nuevo resalte de la excéntrica 14 alcanza al tope 6, que se eleva
descargando así el penetrador. Al mismo tiempo, el tope, fijo a la excéntrica 14, acciona sobre el
muelle 12, desplazándose así el apoyo 7 que va a situarse debajo de un saliente de la palanca 3.
De esta forma, se impide que el peso 15 descanse sobre el tope 6, dejando libre a la excéntrica.
Presionando sobre el pedal 19, la excéntrica vuelve a su posición inicial, y la máquina queda
preparada para una nueva prueba.
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Dureza Knoop.
En esta prueba el identador es una punta de diamante en forma de pirámide recta teniendo
por base un rombo cuyas diagonales están aproximadamente en la relación 1/7.
El número de dureza Knoop viene dado por la relación entre la carga F en kilogramos
aplicada al penetrador, y el área S en milímetros cuadrados de la proyección de la huella sobre un
plano perpendicular al eje del penetrador:
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La proyección de la huella tiene la forma de un rombo muy alargado:
Expresando la altura de la huella
Sustituyendo en
en función de las diagonales, tendremos:
tenemos:
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Por consiguiente, el número de dureza Knoop viene dado por la fórmula:
Máquina Tukon Wilson
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Para la realización de la prueba, se procede de la siguiente manera:
1.-se coloca la probeta sobre la mesa portaobjetos;
2.- se carga el sistema;
3.-se pulsa el botón correspondiente, dando así principio el siguiente ciclo.
La mesa portaobjetos se eleva lentamente, y empuja la probeta contra el penetrador 3 hasta que
el brazo 5 se separa del contacto 8. Al mismo tiempo se para el motorcito 14 que accionaba el
tornillo de elevación 1, y se desexcita el solenoide 4. Al interrumpirse la atracción del solenoide
sobre el brazo 5, este último queda presionado hacia abajo por la acción de los pesos suspendidos
de la varilla 15, con lo que sobre el penetrador actuará la carga preestablecida. Automáticamente,
después de 15 segundos, se suceden las siguientes operaciones:
1.-se excita el solenoide 4 que atrae el brazo 5 y en consecuencia aligera la carga sobre el
penetrador.
2.-empieza a girar la excéntrica 11, que a través de la palanca 10 y el tope 9 levanta el brazo 5 y
por tanto también el penetrador.
3.-entra en acción el motor 14, bajando la mesa portaobjetos.
4.- la excéntrica 11 que continúa girando, permite al brazo 5 retornar a su posición inicial,
apoyándose en el contacto 8.
5.-se enciende la luz piloto y se desexita el solenoide 4.
6.-termina de bajar la mesa portaobjetos.
Los tiempos y la sucesión exacta de operaciones están regulados por levas movidas por un
motorcito eléctrico y por un circuito electrónico.
c) Dureza elástica: Reacción elástica del material cuando se deja caer sobre él un cuerpo más duro.
Dureza Shore.
Este ensayo no pertenece a la categoría de pruebas estáticas ya que se basa en la reacción
elástica del material sometido a la acción dinámica de un percusor que después de haber chocado
con la superficie de la probeta rebota hasta una cierta altura: el número de dureza Shore se
deduce de la altura alcanzada en el rebote.
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La energía cinética que posee el percusor en el momento del choque, la absorbe en parte
la deformación del material, por lo que el rebote es debido únicamente a la energía restante; pero
esta energía restante es tanto mayor cuanto menor haya sido la deformación de la probeta, es
decir, cuanto mayor sea la dureza de ésta, por lo que la altura del rebote es directamente
proporcional a la dureza del material.
Al aumentar la dureza del material, disminuye la deformación y por tanto la probeta
absorbe sólo una pequeña parte de la energía cinética del percusor que, en consecuencia, rebotará
hasta una altura mayor.
El aparato de Shore (original) consta de un soporte que sostiene un tubo de vidrio
graduado desde 0 a 140, y que tiene dos guías por las que se desliza el percusor. En la parte
superior del tubo hay una cámara de aspiración provista de una válvula y de una tubuladura que
termina en una pera de aspiración.
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El precursor previsto por la UNE 7081 tiene un peso de 2.35g y un diámetro
comprendido entre ¼ y ¾ de pulgada; termina en una semiesfera de diamante, de 5mm de
diámetro. Otras normas señalan un peso de 4g. La escala de dureza es convencional, el valor
máximo es 140 HS; materiales blandos como plomo o estaño tienen un HS de 0 y 5.
Para realizar la prueba hay que situar el maguito inferior en contacto con la probeta, dispones la
superficie a probar perfectamente perpendicular al eje del tubo, y este último perfectamente
vertical.
Para que la prueba resulte exacta, es necesario que la superficie de la probeta esté bien pulida.
Por medio de una palanquita se comprime un resorte situado en la parte inferior del tubo; al
dispararse dicho resorte impulsa hacia arriba el percusor que al llegar al final de la escala queda
bloqueado por dos retenes. Apretando un botón se liberan los retenes y el percusor cae
libremente sobre la probeta. Un dispositivo de blocaje detiene al percusor en el momento en que
llega a su máxima altura de rebote.
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d) Dureza contra el desgaste: Resistencia de un material a ser devastado por el efecto de
rozamiento de un material mas duro.
Pruebas de desgaste.
Cuando dos cuerpos animados de movimiento rotativo entre sí, se presionan uno contra otro,
nace una resistencia de rozamiento directamente proporcional a la fuerza normal a las superficies
de contacto. El rozamiento tiene los siguientes efectos:
a) reducción de las dimensiones de los elementos conjugados, como consecuencia del
arranque de pequeñas partículas de material;
b) endurecimiento y deformación de la capa superficial de dichos elementos.
La cuantía del desgaste depende ante todo de la dureza superficial y de la tenacidad de los
materiales en contacto; la dureza se opone a la compenetración de los salientes existentes en las
superficies en contacto, lo que impide el arranque de partículas superficiales; y la tenacidad se
opone al desprendimiento de las citadas partículas.
Otros factores que influyen en el desgaste son:
a) la velocidad relativa de los cuerpos en contacto;
b) la presión existente entre las superficies de trabajo;
c) la temperatura de servicio.
La prueba de desgaste no normalizada, se realiza con probetas en forma de disco, de
diámetro comprendido entre 30 y 50 mm, y espesor de 10 mm, que disponen tal como se indica
en la figura. La probeta superior gira a 180 rpm, y la interior a 200. Entre las dos probetas existe,
por tanto, un deslizamiento de 10% naciendo en consecuencia entre las superficies en contacto
un rozamiento de deslizamiento asociado a otro de rodadura.
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Variando el diámetro de las probetas, varía el deslizamiento, pudiéndose llegar a la
rodadura pura tomando diámetros tales que se igualen las velocidades periféricas. Las dos
probetas se presionan entre sí con una presión de 20 a 200 kg, y periódicamente se separan
durante un cierto intervalo de tiempo. Puede realizarse la prueba; en seco; con lubricante o con
interposición de polvos abrasivos.
El comportamiento entre un eje y su cojinete se estudia con un dispositivo como el representado
en la figura. Para evitar el agarre, y para repartir el desgaste sobre toda la superficie de contacto,
la probeta superior está animada de un movimiento lento de traslación axial.
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De entre las varias máquinas para el ensayo de desgaste, citaremos la de Amsler formada
de las siguientes partes:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
bancada, sobre la que va fijado el motor eléctrico que hace girar la probeta inferior;
transmisión para transmitir el movimiento a la probeta superior;
dispositivo de resorte, para presionar una probeta contra la otra;
dinamómetro de péndulo, para medir el momento de rozamiento;
dispositivo para el movimiento de traslación de la probeta superior (0-8 mm);
totalizador del trabajo de rozamiento;
registrador, que traza la curva de las variaciones del momento de rozamiento en función
de las revoluciones de la probeta inferior.
Definiciones de dureza para materiales no metálicos.
Madera.
Las muestras de madera sometidas a pruebas mecánicas deben tomar la forma que
represente lo más exactamente posiblemente las características medias de la partida a reconocer.
Los pedazos que se toman de la muestra para la preparación de probetas deben carecer de
defectos, y su eje longitudinal coincidir con la dirección axial de las fibras.
Sus dimensiones deben ser tales que pueda sacarse de ellos la serie completa de probetas
prescrita. Las caras de las probetas deben acabarse con los medios adecuados según las reglas del
arte.
Pueden emplearse varios sistemas para medir la dureza de las maderas como las de
Brinell, Chalais, Janka y otros. La prueba puede realizarse en dirección axial, tangencial o radial.
Las probetas deben ser de forma, dimensiones y contenido de humedad prefijado.
Método Chalais.
Se embadurna con negro de humo un cilindro de acero de 3 cm de diámetro, y luego se
apoya sobre la probeta de forma que la generatriz de contacto tenga la dirección fijada: se aplica
sobre el cilindro una carga de 200 kg tal como se muestra en la figura.
Se toma como valor de la dureza H la inversa de la flecha de la huella cilíndrica: H = 1/f
midiendo la cuerda c de la huella, se deduce la flecha:
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Pero siendo r = 1.5 cm, se tiene:
Y por tanto:
El valor de la dureza Chalais puede variar entre 0.6 y 7.
Para maderas duras, resistentes al desgaste, al choque y fácilmente pilimentables H>4.
Para maderas blandas fácilmente mecanizables con herramientas H<4.
Método Janka
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Las probetas orientadas en la dirección prefijada (radial, tangencial o axial) deben ser de
las siguientes dimensiones:
a) grueso mínimo 20 mm;
b) largo y ancho tales, que la distancia entre centros de huellas y entre dichos centros y el
borde de la probeta, no sea mayor de 30 mm.
La superficie de apoyo de la probeta y la destinada a recibir las huellas deben ser
perfectamente planas, alisadas con cuidado y paralelas entre sí.
La carga, gradualmente creciente, se aplica por medio de una bola de acero de 11284 mm de
diámetro, al que corresponde una sección diametral de 1cm2. La prueba consiste en determinar la
carga necesaria para que la bola penetre en la madera hasta su círculo máximo.
Como valor indicativo de la dureza se toma la medida aritmética de los valores obtenidos por lo
menos ocho probetas, descartando del cálculo los dos valores extremos.
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Materias Plásticas. Valores medidos de dureza Janka en sentido axial (secado natural):
La prueba de dureza según la norma UNI 4278 se realiza con el durómetro Rockwell
provisto de penetrador de bola de acero. El procedimiento operativo es análogo al ya visto para
los metales: la carga inicial es de 10 kg.
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UANL
FIME.
Para evitar deformaciones en la cara opuesta a la de aplicación de la carga, es necesario
que al grueso de la probeta sea mayor de 4 mm. Las cargas, diámetros del penetrador, escala y
símbolos están recopilados en la siguiente tabla:
Para la determinación de la dureza se hacen cinco pruebas tomando la media de todas ellas.
Bibliografía:
Ensayos Mecánicos de los Materiales Metálicos, Domenico Luchéis, Labor.
Ensayos Tecnológicos, Domenico Luchéis, Labor.
Ensaye e Inspección de los Materiales en Ingeniería, Davis-Troxell-Wiskocil.
PRACTICA No. 10
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Práctica No.10 - MC Daniel Ramirez Villarreal

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