Conultas 2-mohs,dureza.docx
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL EN PROCESOS DE AUTOMATIZACIÓN PERÍODO ACADÉMICO: ABRIL/2016 – SEPTIEMBRE/2016
Título:
Carrera:
Investigación y Consulta
Ingeniería Industrial en Procesos de
……………………………………………......Automatización
Modulo:
Tecnología de Materiales
Semestre / Paralelo:
Tercero / “B”
Estudiante:
Acosta Lescano Flavio Cesar
Docente:
Ing. Espín Víctor
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL EN PROCESOS DE AUTOMATIZACIÓN PERÍODO ACADÉMICO: OCTUBRE/2015 – MARZO/2016
1. TEMA: “Investigar sobre la escala de Mohs, además las conversiones de dureza con sus respectivas formula.”
2. OBJETIVOS: 2.1.Objetivo General:
Recopilar información útil y necesaria de cada uno de los temas nombrados anteriormente.
2.2. Objetivos Específicos:
Indagar sobre las diferentes generalidades de la escala de Mohs.
Investigar las fórmulas que sirven para determinar la dureza según ensayo Brinell (HB), ensayo Rockwell (HR) y ensayo Vickers (HV).
Consultar la tabla de conversión de dureza.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL EN PROCESOS DE AUTOMATIZACIÓN PERÍODO ACADÉMICO: OCTUBRE/2015 – MARZO/2016
3. MARCO TEORICO: 3.1.ESCALA DE MOHS
3.1.1. Definición de Dureza: La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, y las deformaciones permanentes entre otras. En el transcurso de la historia, durante el estudio y clasificación de los minerales, hubo un momento en que se hacía pertinente establecer un método que permitiera discernir los diferentes grados de dureza de las rocas y minerales. [1] 3.1.2. Historia La escala de Mohs es una relación de diez minerales ordenados por su dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue
propuesta
por
el
geólogo
alemán Friedrich
Mohs
(Geólogo/Minerólogo Alemán) en 1825 y se basa en el principio de que una sustancia cualquiera puede rayar a otras más blandas, sin que suceda lo contrario. Mohs eligió diez minerales, a los que asignó un determinado número equiparable a su grado de dureza, estableciendo así una escala creciente. Empezó por el talco, que recibió el número 1, y terminó con el diamante, al que asignó el número 10. Cada mineral raya a los que tienen asignado un número inferior a él, y lo rayan aquellos que tienen un número superior al suyo. [1] 3
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3.1.3. Escala de Mohs
ESCALA DE MOHS DUREZA DE LOS MINERALES Dureza
Mineral
Equivalente diario
10
Diamante
diamante sintético
9
Corindón
rubí
8
To pacio
papel abrasivo
7
Cuarzo
6
Ortoclasa / Feldespato
5
Apatito
vidrio
4
Fluorita
clavo de hierro
3
Calcita
moneda de bronce
2
Yeso
uña del dedo
1
Talco
polvos de talco
Ilustración 1(Elaborado por MineralTow)
4
cuchillo de acero cortaplumas
4
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3.1.4. Características de la escala de Mohs: Mohs empezó a clasificar los minerales por sus característica físicas, en vez de por su composición química, como se había hecho antes. Creó la escala de dureza que todavía se utiliza cómo la escala de Mohs de dureza de los minerales. La escala va desde 1 hasta 10. El diamante se encuentra en lo más alto de la escala, con una dureza de 10, El talco es el más blando, con una dureza de
1.
Puedes
utilizar
los
minerales
de
los
que conoces su dureza para determinar la dureza de cualquier otro mineral. Un mineral de una cierta dureza rallará a otro mineral de dureza inferior. Por ejemplo con la uña de tu dedo (2) puedes rallar un mineral de talco (1) o con un vidrio roto (5) puedes rallar un mineral de calcita (3) o fluorita (4). [2]
3.2.FORMULAS SOBRE LA DUREZA 3.2.1. Ensayo Brinell En el ensayo de dureza Brinell el penetrador es una bola de acero extra duro de diámetro D, que se apoya sobre la probeta a estudiar; ejerciendo sobre la misma una fuerza P durante un tiempo t dado, aparece una huella de diámetro d sobre el metal.
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La dureza Brinell viene definida por:
Ilustración 2(Esquema del ensayo de dureza Brinell)
HB = P/S Siendo S la superficie de la huella, casquete esférico. P se expresa en kg fuerza y S en mm2. También puede expresarse de la siguiente manera:
La selección de las cargas, P, y diámetros, D, es una función del espesor de 6
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la pieza a ensayar, pues los resultados de dureza quedan falseados cuando pequeños espesores son ensayados con grandes cargas. Las normas DIN 50351, indica la forma de selección de las cargas, materiales y diámetro de bolas, estableciendo para cada material una relación entre la carga y el cuadrado del diámetro, la cual constituye la constante del ensayo, Ce:
Ce = P/D2 En consecuencia, el tipo de ensayo Brinell queda definido por: el diámetro de la bola, D, la carga, P, y el tiempo de permanencia de la carga, t. Como en el ensayo Brinell, la aplicación de la carga se realiza con una velocidad mínima, vm, y se requiere un tiempo mínimo de permanencia, t, entre 15 y 20 segundos generalmente Cada tipo de ensayo Brinell, se expresa en la forma,[n HBD/P/t]
3.2.2. Ensayo Vickers El ensayo de dureza Vickers es, como el Brinell, un ensayo cuyo objetivo es la determinación de la superficie lateral, S, de la huella. El penetrador es una pirámide de diamante de base cuadrada, cuyo ángulo en el vértice es de 136°.
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Ilustración 3(Tabla Penetrador Vickers) S = d2/2 sen68° Con lo que:
HV = 2P sen68°/d2 = 1.8544 P/d2
La selección de la carga se realiza en función inversa a su dureza. La norma UNE 7?054?73 establece los distintos aspectos de este ensayo. La denominación de la dureza obtenida se realiza citando las siglas HV seguido de la carga utilizada, P, y del tiempo de permanencia, t, separado por barras, por ejemplo, [nHV/P/t]
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3.2.3. Ensayo Rockwels En los ensayos de dureza Rockwell, las unidades de dureza se establecen por la medida de la profundidad, e, de la huella de acuerdo con el modelo:
HR = A - e (mm)/0.002
El ensayo es aplicable a todo tipo de materiales metálicos:
Blandos. Se utiliza como penetrador una bola de acero templado,
Duros. Se utiliza como penetrador un cono de diamante de 120° de ángulo de vértice redondeado en la punta. Pequeños espesores en materiales blandos o duros. Es el caso de flejes, chapas delgadas o también sobre capas endurecidas, cementadas o nitruradas. En este supuesto se usa la modalidad de pequeñas cargas especificadas en la norma, 3 kilogramos de precarga y 15, 30 o 45 kilogramos de carga. Se conoce este tipo de ensayos como Rockwell superficial.
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Con
el objeto de obtener ensayos
reproducibles, la máquina obtiene el valor "e", por incrementos de las cargas aplicadas de acuerdo con la secuencia siguiente:
1-
Aplicación de una carga previa, F0 = 10 kg. Esta sirve para tomar una referencia h0, independiente del estado superficial.
2-
Aplicación de la sobrecarga de ensayo, F1, con lo que se alcanza h1.
3-
Eliminación de la sobrecarga F1, con lo que se recupera la deformación elástica y se conserva la remanente. La profundidad alcanzada es h.
4-
La profundidad de la huella viene definida por: [3]
e = h - h0
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3.3.TABLA DE CONVERSION DE DUREZA
Ilustración 4(Elaborado por UPV.es)
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4. COMENTARIO La investigación realizada fue recopilada en sitios web confiados, los cuales me ayudo a desarrollar de buena manera dicha investigación para así tener una comprensión sobre los temas desarrollados. 5. CONCLUCIONES En la siguiente investigación puedo concluir que entendí sobre temas importantes del módulo de tecnología de materiales como por ejemplo la escala de Mohs la cual se basa en la dureza de 10 elementos los cuales fueron puestos a pruebas de dureza, eso fue desarrollado por el geólogo alemán Friedrich Mohs en 1925; por otra parte entendí de que trata los diferentes métodos para determinar la dureza, los cuales son: el ensayo de Brinell (HB), el ensayo de Rockwell (HR) y el ensayo de Vickers, estos ensayos se basan en diversas normas para tener medidas de dureza de los materiales. Por ultimo consulte sobre la tabla de conversión de dureza las cuales nos facilitan el proceso de medición de dureza mediante valores ya predeterminados en la tabla.
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6. BIBLIOGRAFIA [1] Wiki, «Wikipedia,» 2014. [En línea]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Escalas_de_dureza. [2] MineralTown, N/A. [En línea]. Available: http://www.mineraltown.com/InfoColeccionar/DUREZA_ESCALA_DE_MOHS.htm . [3] UPV.es, «UPV.es,» [En línea]. Available: http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm02/ptrb2_2_6.html .
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Título:
Carrera:
Investigación y Consulta
Ingeniería Industrial en Procesos de
……………………………………………......Automatización
Modulo:
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Estudiante:
Acosta Lescano Flavio Cesar
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Ing. Espín Víctor
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1. TEMA: “Investigar sobre la escala de Mohs, además las conversiones de dureza con sus respectivas formula.”
2. OBJETIVOS: 2.1.Objetivo General:
Recopilar información útil y necesaria de cada uno de los temas nombrados anteriormente.
2.2. Objetivos Específicos:
Indagar sobre las diferentes generalidades de la escala de Mohs.
Investigar las fórmulas que sirven para determinar la dureza según ensayo Brinell (HB), ensayo Rockwell (HR) y ensayo Vickers (HV).
Consultar la tabla de conversión de dureza.
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3. MARCO TEORICO: 3.1.ESCALA DE MOHS
3.1.1. Definición de Dureza: La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, y las deformaciones permanentes entre otras. En el transcurso de la historia, durante el estudio y clasificación de los minerales, hubo un momento en que se hacía pertinente establecer un método que permitiera discernir los diferentes grados de dureza de las rocas y minerales. [1] 3.1.2. Historia La escala de Mohs es una relación de diez minerales ordenados por su dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue
propuesta
por
el
geólogo
alemán Friedrich
Mohs
(Geólogo/Minerólogo Alemán) en 1825 y se basa en el principio de que una sustancia cualquiera puede rayar a otras más blandas, sin que suceda lo contrario. Mohs eligió diez minerales, a los que asignó un determinado número equiparable a su grado de dureza, estableciendo así una escala creciente. Empezó por el talco, que recibió el número 1, y terminó con el diamante, al que asignó el número 10. Cada mineral raya a los que tienen asignado un número inferior a él, y lo rayan aquellos que tienen un número superior al suyo. [1] 3
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3.1.3. Escala de Mohs
ESCALA DE MOHS DUREZA DE LOS MINERALES Dureza
Mineral
Equivalente diario
10
Diamante
diamante sintético
9
Corindón
rubí
8
To pacio
papel abrasivo
7
Cuarzo
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Ortoclasa / Feldespato
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Apatito
vidrio
4
Fluorita
clavo de hierro
3
Calcita
moneda de bronce
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Yeso
uña del dedo
1
Talco
polvos de talco
Ilustración 1(Elaborado por MineralTow)
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cuchillo de acero cortaplumas
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3.1.4. Características de la escala de Mohs: Mohs empezó a clasificar los minerales por sus característica físicas, en vez de por su composición química, como se había hecho antes. Creó la escala de dureza que todavía se utiliza cómo la escala de Mohs de dureza de los minerales. La escala va desde 1 hasta 10. El diamante se encuentra en lo más alto de la escala, con una dureza de 10, El talco es el más blando, con una dureza de
1.
Puedes
utilizar
los
minerales
de
los
que conoces su dureza para determinar la dureza de cualquier otro mineral. Un mineral de una cierta dureza rallará a otro mineral de dureza inferior. Por ejemplo con la uña de tu dedo (2) puedes rallar un mineral de talco (1) o con un vidrio roto (5) puedes rallar un mineral de calcita (3) o fluorita (4). [2]
3.2.FORMULAS SOBRE LA DUREZA 3.2.1. Ensayo Brinell En el ensayo de dureza Brinell el penetrador es una bola de acero extra duro de diámetro D, que se apoya sobre la probeta a estudiar; ejerciendo sobre la misma una fuerza P durante un tiempo t dado, aparece una huella de diámetro d sobre el metal.
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La dureza Brinell viene definida por:
Ilustración 2(Esquema del ensayo de dureza Brinell)
HB = P/S Siendo S la superficie de la huella, casquete esférico. P se expresa en kg fuerza y S en mm2. También puede expresarse de la siguiente manera:
La selección de las cargas, P, y diámetros, D, es una función del espesor de 6
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Ce = P/D2 En consecuencia, el tipo de ensayo Brinell queda definido por: el diámetro de la bola, D, la carga, P, y el tiempo de permanencia de la carga, t. Como en el ensayo Brinell, la aplicación de la carga se realiza con una velocidad mínima, vm, y se requiere un tiempo mínimo de permanencia, t, entre 15 y 20 segundos generalmente Cada tipo de ensayo Brinell, se expresa en la forma,[n HBD/P/t]
3.2.2. Ensayo Vickers El ensayo de dureza Vickers es, como el Brinell, un ensayo cuyo objetivo es la determinación de la superficie lateral, S, de la huella. El penetrador es una pirámide de diamante de base cuadrada, cuyo ángulo en el vértice es de 136°.
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Ilustración 3(Tabla Penetrador Vickers) S = d2/2 sen68° Con lo que:
HV = 2P sen68°/d2 = 1.8544 P/d2
La selección de la carga se realiza en función inversa a su dureza. La norma UNE 7?054?73 establece los distintos aspectos de este ensayo. La denominación de la dureza obtenida se realiza citando las siglas HV seguido de la carga utilizada, P, y del tiempo de permanencia, t, separado por barras, por ejemplo, [nHV/P/t]
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3.2.3. Ensayo Rockwels En los ensayos de dureza Rockwell, las unidades de dureza se establecen por la medida de la profundidad, e, de la huella de acuerdo con el modelo:
HR = A - e (mm)/0.002
El ensayo es aplicable a todo tipo de materiales metálicos:
Blandos. Se utiliza como penetrador una bola de acero templado,
Duros. Se utiliza como penetrador un cono de diamante de 120° de ángulo de vértice redondeado en la punta. Pequeños espesores en materiales blandos o duros. Es el caso de flejes, chapas delgadas o también sobre capas endurecidas, cementadas o nitruradas. En este supuesto se usa la modalidad de pequeñas cargas especificadas en la norma, 3 kilogramos de precarga y 15, 30 o 45 kilogramos de carga. Se conoce este tipo de ensayos como Rockwell superficial.
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Con
el objeto de obtener ensayos
reproducibles, la máquina obtiene el valor "e", por incrementos de las cargas aplicadas de acuerdo con la secuencia siguiente:
1-
Aplicación de una carga previa, F0 = 10 kg. Esta sirve para tomar una referencia h0, independiente del estado superficial.
2-
Aplicación de la sobrecarga de ensayo, F1, con lo que se alcanza h1.
3-
Eliminación de la sobrecarga F1, con lo que se recupera la deformación elástica y se conserva la remanente. La profundidad alcanzada es h.
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La profundidad de la huella viene definida por: [3]
e = h - h0
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Ilustración 4(Elaborado por UPV.es)
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4. COMENTARIO La investigación realizada fue recopilada en sitios web confiados, los cuales me ayudo a desarrollar de buena manera dicha investigación para así tener una comprensión sobre los temas desarrollados. 5. CONCLUCIONES En la siguiente investigación puedo concluir que entendí sobre temas importantes del módulo de tecnología de materiales como por ejemplo la escala de Mohs la cual se basa en la dureza de 10 elementos los cuales fueron puestos a pruebas de dureza, eso fue desarrollado por el geólogo alemán Friedrich Mohs en 1925; por otra parte entendí de que trata los diferentes métodos para determinar la dureza, los cuales son: el ensayo de Brinell (HB), el ensayo de Rockwell (HR) y el ensayo de Vickers, estos ensayos se basan en diversas normas para tener medidas de dureza de los materiales. Por ultimo consulte sobre la tabla de conversión de dureza las cuales nos facilitan el proceso de medición de dureza mediante valores ya predeterminados en la tabla.
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6. BIBLIOGRAFIA [1] Wiki, «Wikipedia,» 2014. [En línea]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Escalas_de_dureza. [2] MineralTown, N/A. [En línea]. Available: http://www.mineraltown.com/InfoColeccionar/DUREZA_ESCALA_DE_MOHS.htm . [3] UPV.es, «UPV.es,» [En línea]. Available: http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm02/ptrb2_2_6.html .
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