DUREZA 2 DUREZA VICKERS

Transcripción

1 DUREZA DUREZA VICKERS OBJETIVO DE LA PRÁCTICA Familiarizarse con la meición e la ureza Vickers. Estuiar su campo e aplicación. CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES. Definición e ureza: Se entiene por ureza la propiea e la capa superficial e un material e resistir la eformación elástica, plástica y estrucción, en presencia e esfuerzos e contacto locales inferios por otro cuerpo, más uro, el cual no sufre eformaciones resiuales (inentaor ó penetraor), e eterminaa forma y imensiones. El métoo Brinell, ya estuiao, posee una serie e insuficiencias. Con icho métoo no se pueen ensayar probetas si su ureza se aproxima a la ureza e la bola, porque ésta sufre eformaciones que alteran los resultaos el ensayo. Si se utilizan bolas e acero este hecho limita la prueba Brinell a urezas máximas HB , si se usan bolas e carburo se limita a urezas HBW 650. A causa e la gran profunia e la impronta es imposible eterminar la ureza e la capa superficial especialmente trataa, porque la bola penetra a través e esta capa a la parte interior más blana. La meición el iámetro e la impronta a veces no es exacta a causa e que el metal esalojao por la bola se acumula cerca e los bores e la impronta. Por esto surgió la necesia e hallar otros métoos e eterminación e la ureza. Durante las meiciones estanarizaas e ureza Vickers se hace penetrar un inentaor e iamante en forma e pirámie e cuatro caras (ver Fig. 1) con una ángulo eterminao en el vértice (ver Fig. ). La utilización e una pirámie e iamante tiene las siguientes ventajas: 1) las improntas resultan bien perfilaas, cómoas para la meición; ) la forma e las improntas es geométricamente semejante, por lo cual la ureza para un mismo material es constante, inepenientemente e la magnitu e la carga; 3) la ureza con la pirámie coincie con la ureza Brinell para los materiales e ureza meia; 4) este métoo es aplicable con igual éxito para los materiales blanos y uros, y sobre too para los ensayos e probetas elgaas y las capas superficiales. Fig. 1 Inentaor piramial Vickers Fig.. Impronta piramial e ureza Vickers

2 Los números HV y HBW son cercanos en su valor absoluto ebio a la iguala el ángulo el vértice e la pirámie al ángulo entre las tangentes a la bola para el caso e una huella ieal cuano = 0,375 D. Esta consieración sirve e base para eterminar el valor el ángulo el vértice e la pirámie estánar = 136. La emostración e este hecho puee verse en el Anexo. El estánar ASTM E 9 efine la ureza Vickers como un métoo e ensayo por inentación por el cual, con el uso e una máquina calibraa, se fuerza un inentaor piramial e base cuaraa que tiene un ángulo entre caras específico, bajo una carga preeterminaa, contra la superficie el material a ser ensayao y se mie la iagonal resultante e la impresión luego e remover la carga. Fig. Principio e ensayo e Vickers (tomao el estánar ASTM E-9) El sentio físico el número e ureza Vickers es análogo a HBW. La magnitu e HV es también un esfuerzo convencional meio en la zona e contacto el inentaor, muestra y suele caracterizar la resistencia el material a la eformación plástica consierable. Con base en esto: HV P A P sen Psen one es la meia aritmética e las iagonales 1 y. La eucción e la fórmula e cálculo el área A e la impronta piramial, puee verse en el Anexo. Debio a que el valor el ángulo es constate e igual a 136, en la práctica se usa la siguiente fórmula e trabajo: P HV 1,8544 Done: P - es la fuerza e ensayo en kgf; - es la meia aritmética e la iagonal e inentación en mm.

3 El métoo estánar se realiza bajo las siguientes coniciones: Inentaor Pirámie e iamante = 136 Carga (P): kgf Duración e la carga (t): s El número e ureza Vickers se enota como HV. Ejemplos: 440 HV 30 Esta notación inica una ureza Vickers e 440 bajo carga e 30 kgf. Aplicaa por un tiempo e 10 a 15 s. 440 HV 30/0 Esta notación inica una ureza Vickers e 440 bajo carga e 30 kgf. Aplicaa por un tiempo e 0 s. Para la escogencia e la magnitu e la carga nos basamos en criterios e conveniencia, ebemos recorar que el métoo Vickers posee semejanza geométrica interna y en un principio es iniferente la carga aplicaa. Sin embargo una carga muy alta puee causar que el inentaor penetre más allá e la capa superficial a la que se esee meírsele la ureza, e otro lao una impronta muy pequeña es ifícil e meir y las imperfecciones geométricas e la pirámie influyen en la precisión el métoo. Para nuestra práctica se recomiena aplicar una carga e 60 kgf, así la impronta tiene una meia aecuaa y su profunia e penetración es moeraa. PROCEDIMIENTO Para obtener la ureza Vickers e la superficie e un material se presiona contra la probeta un inentaor piramial e iamante con ángulo entre sus caras = 136. La pirámie se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego e retiraa la carga se mien las os iagonales e la impronta ejaa, con ayua e un microscopio. El valor meio e las iagonales () y el valor e la carga se sustituyen en la fórmula e trabajo para obtener el valor e la ureza Vickers. En las mismas coniciones se realizan varias inentaciones más. MAQUINARIA, MATERIALES E INSTRUMENTOS DE MEDIDA. Máquina. Para los ensayos Vickers se usa el escleroscopio HP-50 marca Wekstoffprüfmaschinen, el cual se muestra su aspecto general en la siguiente figura. Este aparato sirve para la meición tanto e ureza Brinell como Vickers. Aplica cargas hasta e 50 kgf. Posee incorporao un microscopio e meición, el cual posee una resolución e 0,001mm. El funcionamiento y proceimiento e meición serán explicaos por el profesor y el monitor en el momento e la práctica.

4 Fig. 3 Aspecto general el esclerómetro WPM HP-50 El estánar ASTM E 9 presenta las siguientes exigencias a las máquinas e meición e ureza Vickers: El iseño ebe ser tal que se excluya cualquier mecimiento o movimientos laterales el inentaor o e la probeta urante la aplicación e la carga. En las máquinas que usan pesos muertos para la aplicación e la carga eben evitarse las sobrecargas al momento e la aplicación e la fuerza causaas por la inercia el sistema. Si el microscopio e meición está incorporao éste ebe conservar la impronta en el campo óptico, luego e la aplicación e la carga. Probetas. Se ensayarán os probetas e acero AISI O1, con istintos tratamientos térmicos. Estas mismas probetas se usarán luego para la meición e la ureza Rockwell y serán estruias urante el ensayo e Impacto. 1) Probeta e acero AISI O1 en estao e suministro, ) Probeta e acero AISI O1 templaa en aceite, Las probetas eben ser pulias cuiaosamente hasta lograr el brillo e una e sus caras one se realizarán las meiciones, se ebe tener especial cuiao en no calentar la superficie urante el proceimiento e pulimento El estánar ASTM E 9 presenta las siguientes exigencias a las probetas usaas para la meición e la ureza Vickers: Para evitar que el efecto e la inentación aparezca en el lao opuesto e la probeta, el espesor e ésta ebe ser al menos 1,5 veces más que la longitu e la iagonal. La superficie ebe ser lijaa y pulia e manera que se observen con claria los bores e la huella en el momento e la meición con la precisión necesaria. La probeta ebe ser montaa e tal forma que la superficie esté en la normal el eje el inentaor con una esviación máxima e 1. Inentaor. El inentaor ebe ser una pirámie e base cuaraa altamente pulia y punteaa. El ángulo entre sus caras ebe ser e Las caras eben poseer la misma inclinación y coinciir

5 en un punto, la isyunción máxima e las caras ebe ser e máximo 0,001 mm. Ver Fig. 4. El estao e iamante ebe ser revisao perióicamente con ayua e una lupa. Fig. 4 Disyunción e las caras e la pirámie (Tomao e ASTM E 9) Microscopio. Según el estánar el microscopio ebe poseer una resolución e 0,0005 mm, cifra que se puee consierar cumplia por el microscopio incorporao en la máquina WPM HP-50. REALIZACIÓN DEL ENSAYO 1. Como el ensayo se realiza bajo la estricta supervisión y irección el profesor y monitor, sólo se arán aquí algunas recomenaciones aicionales.. Se selecciona en la máquina una carga e 60 kgf., para toas las probetas. 3. Caa vez que se realice cambio e inentaor la primera impronta obtenia no será tenia en cuenta, esto para permitir el asentamiento el sistema inentaor, montura y porta inentaor 4. Se realizarán entre 5 y 10 inentaciones por probeta, tenieno en cuenta que la separación el bore la probeta y e una huella al bore e la otra ebe ser mayor a,5 veces la iagonal e la huella. TRATAMIENTO E INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS Los atos e las os iagonales e la impronta, se promeian y meiante la fórmula e trabajo, P HV 1,8544 ; Se etermina la ureza Vickers. Para obtener un ato consoliao se promeian las urezas obtenias en toas las inentaciones e caa probeta. Este número se reonea hasta uniaes enteras. Se recomiena el cálculo e la incertiumbre tipo A. Los resultaos se presentan escribieno la notación estánar correcta. Ejemplo: Probeta e acero AISI O1 en estao e suministro: 7±9 HV 60

6 ANEXO DUREZA VICKERS SOBRE EL ÁNGULO ENTRE CARAS DEL INDENTADOR PIRAMIDAL Sobre el ángulo el inentaor piramial Los números HV y HB son cercanos en su valor absoluto ebio a la iguala el ángulo el vértice e la pirámie al ángulo entre las tangentes a la bola para el caso e una huella ieal cuano = 0,375 D. Esta consieración sirve e base para eterminar el valor el ángulo el vértice e la pirámie estánar = 136. Del gráfico se euce que cos 3,75 5, 68 arccos 3,75 5,, entonces: 136

7 SOBRE EL ÁREA DE LA IMPRONTA PIRAMIDAL Para la eucción el área e la impronta piramial AC BD AD BC Para poer obtener el área e la impronta piramial, contano con la meia e la iagonal proceemos así: El área total e la impronta es: AB EF A 4 Aplicano el teorema e Pitágoras Como Entonces De otro lao y AB AB sen AD AB BD AD AB OE EF, AB EF EF OE sen

8 Sustituyeno AB OE EF sen Volvieno a la fórmula para el área, y sustituyeno los valores e AB y EF hallaos En conclusión A AB EF sen sen A sen