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Brinell

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Teoría de los ensayos de dureza Brinell

¿Cómo funciona?

ASTM E10 – ISO 6506

Introducción

Alcance

El ensayo de dureza Brinell es un ensayo empírico de dureza por indentación que puede proporcionar información útil sobre los materiales metálicos. Esta información puede correlacionarse con la resistencia a la tracción, la resistencia al desgaste, la ductilidad y otras características físicas de los materiales metálicos, y puede ser útil en el control de calidad y la selección de materiales.

Principio del ensayo de dureza Brinell

Es un ensayo de dureza por indentación que utiliza una máquina verificada para empujar un indentador (bola de carburo de tungsteno con diámetro), en condiciones especificadas, en la superficie del material sometido a ensayo. El diámetro de la indentación resultante se mide después de retirar la fuerza. El principio general del ensayo de dureza por indentación Brinell consta de dos pasos:

El indentador se hace contacto con la probeta de ensayo en dirección perpendicular a la superficie y se aplica la fuerza de ensayo ( Aplicar la fuerza de ensayo en un intervalo de 1 a 8 s). La fuerza de ensayo se mantiene durante un tiempo de permanencia especificado y luego se retira (Mantener la fuerza de ensayo totalmente aplicada durante 10 s a 15 s).
El diámetro de la indentación se mide en al menos dos direcciones perpendiculares entre sí. El valor de la dureza Brinell se obtiene a partir de la media de las mediciones del diámetro.

Representación del valor de dureza Brinell

Los valores de dureza Brinell no se designarán únicamente mediante un número, ya que es necesario indicar qué penetrador y qué fuerzas se han empleado para realizar el ensayo. Los números de dureza Brinell irán seguidos del símbolo HBW, y se completarán con un índice que indique las condiciones del ensayo en el siguiente orden: Diámetro de la bola (mm) y un valor que represente la fuerza de ensayo (kgf). Ejemplos: 450 HB10/3000 = número de dureza Brinell de 450 obtenido con una bola de 10 mm de diámetro y una fuerza de ensayo de 3000 kgf, 150 HB2,5/62,5 = número de dureza Brinell de 150 obtenido con una bola de 2,5 mm de diámetro y una fuerza de ensayo de 62,5 kgf.

Preparación de la superficie de la probeta

Cuando sea necesario, la superficie sobre la que se va a hacer la indentación deberá ser lijada, esmerilada, mecanizada o pulida plana con material abrasivo, de forma que el borde de la indentación pueda definirse claramente para permitir la medición del diámetro con la precisión especificada. La preparación se efectuará de forma que se reduzca al mínimo cualquier alteración de la dureza superficial de la superficie de ensayo (por ejemplo, debido a sobrecalentamiento o trabajo en frío).

Medición de la huella Brinell

Medir el diámetro de cada indentación en dos direcciones, perpendiculares (90°) entre sí. También pueden realizarse mediciones adicionales del diámetro de la indentación. Para el cálculo del número de dureza Brinell se utilizará la media aritmética de las mediciones.

Para los ensayos en superficies planas, la diferencia entre los diámetros medidos mayor y menor para la misma indentación no excederá del 1% del diámetro de la bola del indentador, a menos que se especifique en la especificación del producto, como en el caso de una estructura de grano anisotrópica.

Cuando se realicen indentaciones en una superficie curva, el radio mínimo de curvatura de la superficie será dos veces y media el diámetro de la bola. Las indentaciones realizadas en superficies curvas pueden tener una forma ligeramente elíptica en lugar de circular. Las medidas de la indentación se tomarán como la media de los ejes mayor y menor.

Distancia entre huellas

La distancia entre los centros de dos indentaciones adyacentes será al menos tres veces el diámetro de la indentación media. La distancia entre el centro de cualquier indentación y un borde de la probeta será al menos dos veces y media el diámetro de la indentación media.

Ensayo a temperatura ambiente

Los ensayos de dureza Brinell deben realizarse a una temperatura ambiente comprendida entre 10 y 35°C (50 y 95°F). Se advierte a los usuarios del ensayo Brinell que la temperatura del material de ensayo y la temperatura del durómetro pueden afectar a los resultados del ensayo. En consecuencia, los usuarios deben asegurarse de que la temperatura de ensayo no afecte negativamente a la medición de la dureza.

Principio del ensayo de dureza Brinell

Indentador Brinell

Bolas de carburo de tungsteno de cuatro diámetros admitidos: 1, 2,5, 5 y 10 mm.

Definición

El ensayo consiste en imprimir una bola de diámetro D, con carga F, sobre la probeta a examinar y medir el diámetro d de la huella formada en la superficie, una vez retirada la carga. La dureza Brinell HB es un valor igual al cociente de la carga de ensayo F de la impresión (expresada en kg f) por la superficie (en mm2), considerada como un segmento de esfera, con el diámetro D de la bola.

Escalas de dureza Brinell

Las combinaciones de indentadores y fuerzas de ensayo definen las escalas de dureza Brinell. Las escalas de dureza Brinell estándar y las fuerzas de ensayo corresponden a relaciones fuerza-diámetro de 1, 1.25, 2.5, 5, 10 y 30.

Escala Brinell	Indentador (mm)	Carga (kgf)	Carga ensayo (N)	Factor fuerza-diámetro	Rango dureza
HBW 10/3000	10	3000	29420	30	95.5 to 650
HBW 10/1500	10	1500	14710	15	47.7 to 327
HBW 10/1000	10	1000	9807	10	31.8 to 218
HBW 10/500	10	500	4903	5	15.9 to 109
HBW 10/250	10	250	2452	2.5	7.96 to 54.5
HBW 10/125	10	125	1226	1.25	3.98 to 27.2
HBW 10/100	10	100	980.7	1	3.18 to 21.8
HBW 5/750	5	750	7355	30	95.5 to 650
HBW 5/250	5	250	2452	10	31.8 to 218
HBW 5/125	5	125	1226	5	15.9 to 109
HBW 5/62.5	5	62.5	612.9	2.5	7.96 to 54.5
HBW 5/31.25	5	31.25	306.5	1.25	3.98 to 27.2
HBW 5/25	5	25	245.2	1	3.18 to 21.8
HBW 2.5/187.5	2.5	187.5	1839	30	95.5 to 650
HBW 2.5/62.5	2.5	62.5	612.9	10	31.8 to 218
HBW 2.5/31.25	2.5	31.25	306.5	5	15.9 to 109
HBW 2.5/15.625	2.5	15.625	153.2	2.5	7.96 to 54.5
HBW 2.5/7.8125	2.5	7.8125	76.62	1.25	3.98 to 27.2
HBW 2.5/6.25	2.5	6.25	61.29	1	3.18 to 21.8
HBW 1/30	1	30	294.2	30	95.5 to 650
HBW 1/10	1	10	98.07	10	31.8 to 218
HBW 1/5	1	5	49.03	5	15.9 to 109
HBW 1/2.5	1	2.5	24.52	2.5	7.96 to 54.5
HBW 1/1.25	1	1.25	12.26	1.25	3.98 to 27.2
HBW 1/1	1	1	9.807	1	3.18 to 21.8

Espesor mínimo Brinell (mm)

Espesor mínimo medible

El espesor de la probeta ensayada deberá ser tal que no aparezca ninguna protuberancia u otra marca que muestre el efecto de la fuerza de ensayo en el lado de la pieza opuesto a la indentación. El espesor del material sometido a ensayo deberá ser al menos diez veces superior a la profundidad de la indentación.

PRECAUCIÓN: En determinadas condiciones de ensayo de un material relativamente fino o de un revestimiento sobre un material de gran dureza, existe la posibilidad de que el material de ensayo se rompa o se haga añicos bajo carga, con el consiguiente riesgo de lesiones personales graves o daños en el equipo. Se advierte encarecidamente a los usuarios que extremen las precauciones cuando ensayen un material que potencialmente podría fallar bajo carga. En caso de duda, no realice el ensayo.

Diámetro de la huella mm	Bola 10 mm	Bola 5 mm	Bola 2.5 mm	Bola 1 mm
0.2				0.1
0.3				0.2
0.4				0.4
0.5				0.7
0.6			0.4	1.0
0.7			0.5
0.8			0.7
0.9			0.8
1.0			1.0
1.1			1.3
1.2		0.7	1.5
1.3		0.9	1.8
1.4		1.0	2.1
1.5		1.2	2.5
1.6		1.3
1.7		1.5
1.8		1.7
1.9		1.9
2.0		2.1
2.2		2.6
2.4	1.5	3.1
2.6	1.7	3.6
2.8	2.0	4.3
3.0	2.3	5.0
3.2	2.6
3.4	3.0
3.6	3.4
3.8	3.8
4.0	4.2
4.2	4.6
4.4	5.1
4.6	5.6
4.8	6.1
5.0	6.7
5.2	7.3
5.4	7.9
5.6	8.6
5.8	9.3

Repetibilidad y error máximo admisible Brinell

Referencia Bloque Patrón	Repetibilidad máx. R (% de d)	Error máx. E (% de H)
HBW <= 125	3.0	3.0
125 < HBW <= 225	2.5	3.0
HBW > 225	3.0	3.0

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