INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

INTEGRANTES GRUPO 4MM3

ARENAS RESENDIZ JONATHAN

SAAVEDRA MARTINEZ LORENZO

SANTIAGO SEPULVEDA OSCAR

COTONIETO MORALES DANIEL OMAR

HERNANDEZ ANTONIO GERSON UZIEL

PRACTICA 2

DUREZAS BRINELL

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PRUEBAS DE DUREZA BRINELL

INTRODUCCIÓN

Con el ensayo de dureza Brinell, bajo la norma ASTM International E10, se comprueba la dureza del material asignado y por lo tanto saber si está bajo norma, este se compara con los datos tabulados y normados.

Se determina la dureza por la resistencia a la deformación elástica, plástica y destrucción, en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo, más denso y duro, el cual no sufre deformaciones de determinada forma y dimensiones.

OBJETIVO:

Realizar los métodos de ensayos destructivos de dureza normal y especial con penetrador de (10 y 5 mm), claramente con sus respectivas escalas en este caso utilizaremos la maquina Brinell y así también las tablas de las propiedades de durezas; podremos observar las características de nuestro material (acero 4140)

JUSTIFICACION:

El creador de satisfactores para mejorar la calidad de vida en todas sus fases generales de materiales, diseño y fabricación.

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EQUIPO UTILIZADO:

Microscopio de taller

Prensa para ensayos de Durezas Brinell

Marca: Amsler

Capacidad: 5 toneladas Motor: 2.5 HP

Con diámetro de péndulo de longitud y masa variable

Con un penetrador de diamante 5 y 10 mm

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METODOLOGÍA O LOGISTICA:

El día 21 de Septiembre ingresamos al laboratorio de ciencias de los materiales II para realizar la práctica de durezas Brinell con la maquina Amsler de una capacidad de 5 toneladas y con penetradores de 5 y 10 mm, pusimos la pieza sobre el yunque y con las válvulas de carga y descarga subimos la mesa de trabajo aproximadamente 1 cm.

Después con el volante, lo giramos hasta bajar y tener un aproximado cerca de la probeta.

Enseguida encendimos la maquina Brinell para realizar el ensayo de dureza la cual en este caso es un ensayo destructivo; se realizaron dos ensayos con diferentes cargas y así también diferentes penetradores.

1. Realizamos la primer prueba con una carga de 3000kg y con un penetrador de 10 mm

2. La segunda prueba se realizó con una carga de 750 kg y con un penetrador de 5

mm

En cuanto la maquina estuviese realizando el ensayo con las distintas cargas y penetradores; en la caratula de la maquina donde nos muestra la carga ahí dos manecillas (roja y negra), la roja marca la carga utilizada, y con ayuda de las válvulas de carga y descarga hacemos que la manecilla negra se iguale con la roja y mantenemos las manecillas indicando la carga por 15 segundos.

Después de realizar este proceso giramos la válvula de descarga hasta que la manecilla negra llegue a 0, enseguida retiramos la probeta de la maquina Brinell y observamos el diámetro de penetración en la probeta con ayuda de un microscopio y un foto para tener mejor visibilidad.

Con los diámetros obtenidos en el ensayo enseguida observamos la “tabla de dureza Brinell” para verificar con un dato aproximado al que nos dio ya que no nos iba a salir exacto. Con ayuda de esta tabla obtenemos la dureza Brinell tabulada (HBNTABULADA)

2PπD ¿¿

Donde P= carga

D= Diámetro del penetrador d= diámetro de la huella

EQUIPO 2 4

También obtenemos la dureza Brinell calculada (HBNCALCULADA) con la siguiente formula:

%E=ValorMayor−Valormenor

ValorMayor

Ya obtenidos los datos de la dureza Brinell de nuestro material 4140, realizamos los cálculos para saber si es un material indicado, para esto obtenemos el % de desviación en esta prueba:

- %E HBNTABULADA – HBNCALCULADO - %E HBNNORMAL – HBNCALCULADO

- %E HBNTNORMAL – HBNTABULADA

Con la siguiente formula:

2PTD¿¿

PROCEDIMIENTO:

Dureza Brinell Normal

Se coloca la Probeta en la mesa de trabajo En el porta penetrador, se coloca el penetrador de acero reforzado con bola de 10mm

de diámetro Se fija el porta penetrador con el volante del usillo hasta lograr que tengan contacto y

una carga de 10Kg Se Cierra la válvula de descarga Se abre la válvula de carga, hasta que en la caratula se vea que la aguja llegue al

3000 en la escala Se deja 15 segundos con carga aplicada en la probeta Se abre lentamente la válvula de descarga Con el Microscopio de taller se mide el diámetro de la huella marcada por la bola del

penetrador Mediante la tabla, con el diámetro de la huella se determina la dureza medida. Se calculan las desviaciones entre las durezas: Medida, Tabulada y Normada

Dureza Brinell Especial

Con la probeta aun descansando en la mesa de trabajo

EQUIPO 2 5

Se cambia el penetrador de acero reforzado con bola de 10mm a él penetrador con bola de 5mm de diámetro

Se fija el porta penetrador con el volante del usillo hasta lograr que tengan contacto pero por el diámetro distinto, con una carga de 15Kg

En la dureza especial, se debe calcular la carga mediante la formula Se cambia la caratula a una escala menor de 0 a 1000Kg Se Cierra la válvula de descarga Se abre la válvula de carga, hasta que en la caratula se vea que la aguja llegue al 750

en la escala Se deja 15 segundos con carga aplicada en la probeta Se abre lentamente la válvula de descarga Con el Microscopio de taller se mide el diámetro de la huella marcada por la bola del

penetrador Mediante la tabla, con el diámetro de la huella se determina la dureza medida. Se calculan las desviaciones entre las durezas: Medida, Tabulada y Normada

DATOS TECNICOS PREVIOS:

Dureza Brinell Normal EspecialCarga (kg) 3000 750Penetrador (mm) 10 5Diámetro de la huella (mm) 3.6 1.8

DATOS TECNICOS OBTENIDOS:

HBN= 2P

πD(D−√D2−d2)Dureza Brinell normal

HBN=2(3000 kg)

π 10mm(10mm−√(10mm)2−(3.6mm)2)=284.85 kg

mm2

Dureza Brinell especial

HBN=2(750kg )

π 5mm(5mm−√(5mm)2−(1.8mm)2)=284.85 kg

mm2

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% E norma – calculada:

302−284.5302

x 100=5.79%

% E norma – tabla:

302−285302

x 100=5.62%

% E calculada – tabla:

285−284.85285

x100=0.175%

% E norma – calculada = 5.79%

% E norma – tabla = 5.62%

% E calculada – tabla = 0.175%

Dureza Brinell Especial

% E norma – calculada:

302−284.5302

x 100=5.79%

% E norma – tabla:

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302−285302

x 100=5.62%

% E calculada – tabla:

285−284.85285

x100=0.175%

% E norma – calculada = 5.67%

% E norma – tabla = 5.62%

% E calculada – tabulada = 0.05%

NORMAS UTILIZADAS:

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CALCULOS Y GRAFICAS OBTENIDOS:

ACERO AISI 4140EQUIPO 2

ENSAYO DE DUREZA BRINELL

NORMALD= 10 mmd= 3.6 mm

ESPECIALD= 5 mmd=1.8 mm

CARGAS APLICADAS 3000 KG 750 KGDUREZA BRINELL Normada(HBN normal)

302 302

DUREZA BRINELL Tabulada (HBN tabulada)

285 285

DUREZA BRINELL Calculada (HBN calculada)

284.85 284.85

%E (Norma – Tabulada) 5.67% 5.67%%E (Norma – Calculada) 5.62% 5.63%%E (Tabulada – Calculada) 0.05% 0.05%

OBJETIVO Y METAS CUMPLIDAS

Determinar dureza Brinell normal y especial del Acero AISI 4140

Verificar con la dureza Brinell y la ley de Dohmer

Verificar las desviaciones con respecto a la norma y tablas

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Realizar los callos por la ley de Dohmer y sus desviaciones: Calculada-Tabulada, Normada- Calculada y Normada Tabulada.

Verificar que el material asignado sea el correcto de acuerdo con las tablas y la norma

SI SE CUMPLIERON CADA UNO DE LOS OBJETIVOS DE ESTA PRACTICA

CONCLUSIONES:

Nosotros como equipo llegamos a determinar que estos elementos son los más importantes de cada punto:

1. Hablamos en un pequeño resumen a cerca del material AISI 4140 y sus diferentes utilidades en la industria así como unas pequeñas características del mismo

2. Se habla de una pequeña introducción de como se realizara el ensayo y bajo que normal estará sometida la probeta

3. Son aquellos objetivos que se deben de cumplir en el ensayo así como los datos que se deberán obtener para llegar a la conclusión de que si es material cumple con las especificaciones de la norma y de las tablas

4. Conocemos la fuerza de trabajo del motor de la maquinaria utilizada así como las cargas y las especificaciones de la probeta

5. Como fue el procedimiento utilizado en cada una de los ensayos de dureza Brinell realizados

FUENTES DE INFORMACION:

- Información del curso- Manual del ingeniero Mecánico / Marks (Para saber propiedades de material)- Manual Fortuna (Para saber propiedades técnicas)- Programa del curso de Ciencias de Materiales II

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