06 Sep
Ensayos de Dureza de Materiales
Introducción
La dureza es la resistencia que opone un cuerpo a ser rayado o penetrado por otro. Esta propiedad depende directamente de la cohesión, que es la fuerza que mantiene unidos a los átomos de un material. A lo largo del tiempo, se han desarrollado diversos métodos para medir la dureza, desde escalas de dureza relativa hasta ensayos de penetración.
Ensayo Brinell
El ensayo Brinell, ideado en 1900, consiste en comprimir una bola de acero templado de diámetro determinado contra el material a ensayar, aplicando una carga durante un tiempo específico. La dureza Brinell se calcula como el cociente entre la fuerza aplicada y la superficie del casquete esférico resultante.
Consideraciones para el Ensayo Brinell:
- No se utiliza para durezas superiores a 500 HB, ya que la bola se deforma.
- Si la huella queda ovalada, se toma la media de los diámetros externos.
- La superficie del material debe estar limpia, plana y perpendicular al eje de aplicación de la carga.
- El espesor de la pieza debe ser al menos el doble del diámetro de la huella.
- La distancia del centro de la huella al borde de la pieza debe ser, como mínimo, cuatro veces el diámetro de la huella.
Ensayo Rockwell
El ensayo Rockwell, desarrollado en 1924, es un método de penetración que supera las limitaciones del ensayo Brinell para materiales más duros. Determina la dureza en función de la profundidad de la huella. Utiliza un penetrador de diamante en forma de cono (Brale) para materiales duros y bolas de diferentes diámetros para materiales blandos. Existen 21 escalas Rockwell distintas, cada una con una combinación específica de penetrador y carga.
El proceso Rockwell implica la aplicación de dos cargas: una carga inicial (menor) y una carga principal (mayor). Se miden las profundidades de penetración con ambas cargas y la diferencia entre ellas se utiliza para calcular la dureza Rockwell.
Ensayo de Dureza Vickers
Introducido en 1925, el ensayo Vickers se emplea para piezas delgadas, incluso con espesores de hasta 0,2 mm. El penetrador es una pirámide de base cuadrada con un ángulo en el vértice de 136º. La dureza Vickers se calcula en función de la diagonal de la huella dejada por el penetrador.
Consideraciones para el Ensayo Vickers:
- La superficie de la probeta debe estar pulida para obtener resultados válidos.
- El espesor de la probeta debe ser al menos 1,5 veces superior a la diagonal de la huella.
- Se utiliza el mismo penetrador para materiales duros y blandos.
Ensayo Shore
El ensayo Shore es un ensayo dinámico que mide la dureza en función de la altura de rebote de un martillo con punta de diamante después de caer sobre la superficie del material. Se utiliza un esclerómetro Shore para realizar este ensayo. Es un ensayo no destructivo y no deja marcas visibles, por lo que es adecuado para piezas terminadas.
Ensayo de Resiliencia
La resiliencia evalúa la tenacidad de un material, es decir, su capacidad para absorber energía antes de fracturarse. El péndulo de Charpy es la máquina utilizada para este ensayo. Se rompe una probeta normalizada con una entalla en forma de V mediante un golpe del péndulo. La resiliencia se calcula a partir de la energía absorbida durante la fractura.
Ley de Poisson
La Ley de Poisson establece que la deformación unitaria longitudinal es proporcional a la deformación unitaria transversal, pero con signo opuesto. La constante de proporcionalidad se denomina módulo de Poisson o coeficiente de Poisson y es característica de cada material.
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