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Ensayo de dureza Brinell

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El ensayo de dureza Brinell consiste en oprimir una bola de acero endurecido contra una probeta. De acuerdo con las especificaciones de la ASTM (ASTM E 10), las estipulaciones de las cuales se siguen aquí, se acostumbra usar una bola de 10 mm y una carga de 3000 Kg, para metales duros, 1500Kg para metales de dureza intermedia y 500 Kg para materiales suaves.

Hay disponibles varios tipos de máquinas para hacer este ensayo; pueden definir en cuanto a : el método de aplicación de la carga ( presión de aceite, tornillo propulsado por engranes, pesas con palanca),método de operación (manual, fuerza motriz), método de medición de la carga (pistón con pesas y calibrador bourdon, dinamómetro, pesas con palanca ), y tamaño ( grande y pequeño).Este tipo de ensayo puede realizarse en una pequeña máquina universal de ensaye mediante el uso de un adaptador adecuado para sujetar la bola, asi como las máquinas especiales diseñadas con este propósito.

Los aspectos principales de una típica máquina de Brinell de ensaye de operación hidráulica se ilustran en el dibujo; la probeta se coloca sobre el yunque y se eleva para establecer contacto con la bola. La carga se aplica bombeando aceite al cilindro principal, el cual fuerza el pistón o émbolo hacia abajo y oprime la bola contra la probeta; el émbolo lleva un ajuste pulido de modo que los efectos fricciónales son usualmente despreciables. El calibrador bourdon se usa solamente para indicar aproximadamente la carga y cuando se aplica la carga deseada, la pesa equilibrante de arriba de la máquina es izada por la acción del pequeño pistón lo cual garantiza que no se aplique una sobrecarga a la esfera.

Se requiere que la bola este dentro de 0,01 mm de diámetro nominal de 10 mm; esto es necesario para obtener resultados concordantes con máquinas diferentes. Al usarse sobre aceros muy duros se requiere que la bola no sufra un cambio permanente de diámetro de más de 0,01mm; por esto las bolas de carboloy (carburo de tungsteno) se usan frecuentemente para el ensaye de los aceros más duros. En el ensayo normal el diámetro de la indentación se mide usando un microscopio micrómetro que lleve una escala transparente grabada en el campo visual; la escala tiene divisiones correspondientes a 0,1 mm y las mediciones se hacen por estimación, hasta cuando menos 0,02mm. El diámetro se toma como promedio de dos lecturas tomadas a 90º una de la otra, aunque aveces la profundidad de la indentación se mide por medio de un indicador calatular fijado al émbolo y accionado por un arco que se mantiene pegado a la superficie de la probeta.

Para realizar un ensayo por este procedimiento la superficie de la probeta de be ser plana y estar razonablemente bien pulida; de otra manera se encontrarán dificultades al hacer una determinación exacta del diámetro de la huella. En el ensayo normal, la carga completa se mantiene por un mínimo de 15 segundos para los metales no ferrosos, y de 30 segundos para los metales más suaves, y después de este intervalo la carga se retira y se mide el diámetro de la huella hasta 0,02mm más cercano con el microscopio. Sin embargo, frecuentemente se usa un intervalo de 30 segundos para los no ferrosos y uno de 60 segundos para otros metales.

El material de la probeta queda permanentemente deformado hasta una distancia apreciable debajo de la superficie de la huella. Si una indentación se hace demasiado cerca del borde de la probeta, éste puede ser demasiado grande y asimétrico; si se hace demasiado cerca de uno anterior, puede resultar demasiado grande debido a la carencia de superficie material sustentante o demasiado pequeño debido al endurecimiento por trabajo del material por la primera indentación.

El número de dureza de Brinell es nominalmente la presión por área unitaria (Kg x mm2), de la huella que queda después de retirar la carga; se obtiene dividiendo la carga aplicada por el área de la superficie de la huella, la cual se supone esférica. Si P es la carga aplicada (Kg), D es el diámetro de la bola de acero (mm), y d es el diámetro de la huella (mm), entonces el número de dureza de Brinell=carga sobre la bola/área indentada = 2P/ ( D(D-(D2- d2))1/2).

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