Dureza

Dureza

1. ¿Que es dureza?

   • Se entiende por dureza de un material a la resistencia que opone el material a su deformación plástica permanente superficial por rayado o penetración. Siempre se cumple que la dureza de un material resulta inversamente proporcional a la huella que queda en su superficie al aplicarle una fuerza. En este sentido, se puede definir también a la dureza de un material como aquella propiedad de la capa superficial del material de poder resistir toda deformación elástica, plástica o destrucción debido a la acción de esfuerzos de contacto locales originados por otro cuerpo (llamado indentador o penetrador), más duro, de determinada forma y dimensiones, el cual no sufre deformaciones residuales durante el contacto.

2. ¿Como se mide la dureza?

   • Método Rockwell
     • El método consiste en introducir un penetrador (cono de diamante o bola de acero endurecido), sobre la pieza de trabajo, mediante la aplicación sucesiva de dos cargas según las condiciones específicas de la prueba que se esté realizando y medir la deformación o profundidad de la huella dejada por el penetrador. La unidad de medida de la profundidad S es 0,002 mm y a partir de esta medida se deduce el número de dureza Rockwell. HR = N - S/h
   • Método Brinell
     • En el método de prueba de dureza Brinell utiliza un penetrador de bola de acero endurecido que es aplicado sobre una superficie del material bajo prueba. Posteriormente, al retirar la fuerza aplicada a la pieza, se observa una huella producida por el penetrador, de la cuál se mide el diámetro de la impresión mediante un dispositivo óptico (proyector de imagen en la máquina de ensayo, o por medio de un microscopio).
   • Método Vickers
     • Este método consiste en hacer, sobre la superficie de una probeta, una huella con un penetrador en forma de pirámide recta de base cuadrada, con determinado ángulo en el vértice, y medir la diagonal de dicha huella después de quitar la carga F.

3. ¿Cuáles son los ensayos que existen?

   • Ensayo Rockwell
     • Este método de cálculo de la dureza se basa también en la medición de la profundidad de penetración de una determinada herramienta (indentador) en el material bajo la acción de una carga prefijada. Se suele considerar también un ensayo no destructivo, por el pequeño tamaño de la huella que deja sobre la superficie del material ensayado.
   • Ensayo Shore
     • Este se basa en el rebote de un cuerpo duro al caer desde una altura determinada sobre la superficie que se va a ensayar, fue inventada por el americano Guillermo Francis Shore. En Estados Unidos se emplea desde el año 1907, pero en Europa no se comenzó a utilizar hasta después de la primera guerra europea, hacia el año 1920
   • Ensayo Knoop
     • El ensayo de dureza de Knoop es un ensayo de microdureza, para determinar la dureza mecánica especialmente de materiales muy frágiles o láminas delgadas, donde solo se pueden hacer hendiduras pequeñas para realizar la prueba.
   • Ensayo Vickers
     • Vickers es un ensayo de dureza para todos los materiales sólidos, incluyendo los materiales metálicos. La dureza Vickers (HV) se calcula midiendo las longitudes diagonales causadas por una penetración realizada al introducir un penetrador piramidal de diamante con una carga concreta en un material de muestra. El tamaño de las diagonales de la penetración se lee ópticamente a fin de determinar la dureza usando una tabla o fórmula.
   • Ensayo Brinell
     • Método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, llamada durómetro, se fuerza una bola fabricada de un acero templado extraduro de un diámetro (D) determinado (función del espesor de la probeta a ensayar), y bajo unas condiciones específicas, contra la superficie del material que se quiere calcular su dureza, mediante la aplicación de una fuerza (P) durante un tiempo (t) dado.

4. ¿Cuáles son los tipos en los que se subdivide cada uno?

   • Rockwell
   • Brinell
   • Shore
   • Vickers
   • Knoop

5. ¿En cada uno de los ensayos de dureza, cuál es la carga que se aplica?

   • Ensayo de Dureza Knoop
     • Es un ensayo de dureza óptico y también es conocido como ensayo de microdureza al igual que el ensayo Vickers. El ensayo de dureza Knoop consiste en aplicar fuerzas o cargas sobre una superficie, haciendo uso de un indentador (penetrador). Donde las cargas que se aplican se encuentran en el rango de 1gf a 1kgf, por ello también se le conoce como un ensayo de microdureza y es una opción al ensayo de dureza (Vickers).
   • Ensayo de dureza Rockwell
     • El ensayo de dureza Rockwell utiliza 1 de las 6 cargas principales posibles: 15 kgf, 30 kgf, 45 kgf, 60 kgf, 100 kgf o 150 kgf
   • Ensayo de dureza Vickers
     • La prueba de dureza Vickers presenta dos rangos de fuerza distintos, “Microindentación Vickers” (10-1000 g) y “Macroindentación Vickers” (1-100 kg), para cubrir todos los requisitos de prueba. El indentador es el mismo para ambos rangos, por lo que los valores de dureza Vickers son continuos a lo largo de todo el rango de dureza de los metales (típicamente de HV100 a HV1000).
   • Ensayo de dureza brinell
     • De hecho, se recomienda seguir el siguiente criterio para el valor de la carga (P) a aplicar sobre el indentador, según el valor de dureza que se espera obtener: • Carga P = 3000 kp para durezas de 160 a 600 HB • Carga P = 1500 kp para durezas de 80 a 300 HB • Carga P = 500 kp para durezas de 26 a 100 HB
   • Ensayo de dureza Shore
     • las escalas A y D, la primera para plásticos blandos y la D para los más duros. En total, y según la norma ASTM D2240-00, existen 12 escalas (A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S, y R), cuyos valores van de 0 a 100 indicando la dureza del material.

6. ¿Qué tipo o tipos de indentador se utiliza para cada uno de ellos?

   • Shore
     • A
       • El método de dureza Shore utiliza varias escalas que dependen del penetrador; La escala Shore A tiene un penetrador cónico truncado y se utiliza para plásticos de dureza intermedia
     • D
       • Mientras que la escala Shore D tiene un penetrador cónico completo útil para medir plásticos rígidos, polímeros duros y resinas.
     • C,O,OO ASTM E
       • Para medir plásticos suaves, hules y esponjas existen las escalas Shore C, O, OO y ASTM E (Asker C) las cuales utilizan penetradores esféricos.
   • Vickers
     • Es el que se emplea para determinar la dureza de un material mediante la penetración en él de un diamante de forma piramidal.
   • Knoop
     • El ensayo de dureza Knoop utiliza un indentador de diamante con forma romboédrica.
   • Brinell
     • El indentador empleado en el ensayo es una bola de acero templado, o bien, una bola de carburo de tungsteno para ensayar materiales más duros cuya dureza Brinell se presuponga que vaya a resultar superior a los 400 HB.
   • Rockwell
     • La indentación del diamante, fundamentándose en el desplazamiento. Posteriormente, obtuvieron la patente. En un principio, este método para definir la resistencia estaba dirigido a valorar los efectos del tratamiento térmico sobre el acero. Actualmente, su objetivo sigue siendo parecido, pero con más alcance: Hacer lecturas directas, sin mediciones secundarias, incrementado su aceptación a otras piezas.

7. ¿Qué tipo de materiales se pueden ensayar para cada una de las pruebas?

   • Shore
     • Duro y blando
   • Rockwell
     • Placas de aluminio, cobre de berilio y acero fundido
   • Brinell
     • Hierro y acero

8. Con qué equipo se realiza la prueba y cuáles son las partes del mismo?

   • Con qué equipo se realiza la prueba y cuáles son las partes del mismo?
     • Durómetro
       • El durómetro como su nombre lo indica es un instrumento de medición dedicado a hacer pruebas y a medir la dureza de diferentes tipos de materiales. Son capaces de medir materiales como metales, plásticos, cauchos, elastómeros, entre otros.
       • Partes
         • Debido a que hay diferentes tipos de durómetros su composición puede variar pero siempre podremos encontrar algunas partes principales. Cuerpo: Se encarga de generar la carga que se ejerce sobre el material. Todas las cargas tienen que estar estandarizadas. Elemento penetrante o identador: Este es el encargado de dejar la huella en material. Indicador: Como lo dice su nombre se encarga de indicar la dureza obtenida durante el proceso de medición. También este indicador nos muestra información acerca de que tipo de identador utilizar.
   • El durómetro como su nombre lo indica es un instrumento de medición dedicado a hacer pruebas y a medir la dureza de diferentes tipos de materiales. Son capaces de medir materiales como metales, plásticos, cauchos, elastómeros, entre otros.

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