Informe 3 Ciencia de Materiales

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INTRODUCCION………………………………………………………………………………..3

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MARCO TEORICO……………………………………………………………………………..4

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REALIZACION DEL ENSAYO MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADO S ...………………………………………...……..10

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PARA TINTES PENETRANTES…………………………………………………...10

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PARA PARTICULAS MAGNETICAS……………………………………………… 11

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PARA ENSAYO DE ULTRASONIDO…………………………………………… ULT RASONIDO…………………………………………… ...12

PROCEDIMIENTOS 

PARA TINTES PENETRANTES………………………………………………… ...15

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PARA LAS PARTICULAS MAGNETICAS…………………………………….….. 17

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PARA EL ENSAYO DE ULTRASONIDO……………………………………….… 18

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CON EL MEDIDOR DE ESPESOR DE RECUBRIMIENTO……………………. 20

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OBSERVACIONES…………………………………………… .……………………………...22

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RECOMENDACIONES………………………………………….…………………………… 22

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CONCLUSIONES………………………………………………….…………………………. 23

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BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………. 24

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Durante la actividad industrial, se requiere periódicamente supervisar o monitorizar el estado de sanidad de diversas piezas o maquinas utilizadas en el proceso de producción. Esta supervisión debe realizarse utilizando los métodos económicamente menos costosos para la empresa pero que proporcionen información confiable del estado servible de la maquina o pieza analizada en la industria. Efectivamente, los ensayos no destructivos son los más utilizados y los más convenientes para realizar estas supervisiones ya que su aplicación no requiere de mucha inversión económica y además proporciona información relevante del estado de sanidad de las maquinarias utilizadas en l a industria. En el informe presentado se detallan los ensayos no destructivos; entre ellos, el ensayo de líquidos penetrantes, el de partículas magnéticas y el de ultrasonido, realizados a placas y perfiles metálicos los cuales mostraron claramente las discontinuidades o fallas de los materiales aquí analizados. Los ensayos fueron realizados con el objetivo de que los estudiantes conozcan el modo de aplicación de cada uno de ellos y que aprecien su utilidad al momento de hacer un mantenimiento a cierta pieza o maquinaria en la industria en la cual se desempeñen. CIENCIA DE MATERIALES: ENSAYO DE TRACCIÓN

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Ensayo no destructivo

Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de nondestructive testing ) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan

en

la

aplicación

de

fenómenos físicos

tales

como

ondas

electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada. Se identifican comúnmente con las siglas: PND; y se consideran sinónimos a: Ensayos no destructivos (END), inspecciones no destructivas y exámenes no destructivos. En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.

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La amplia aplicación de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentra resumida en los tres grupos siguientes:

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Defectología. Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas.

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Caracterización.

Evaluación

de

las

características

químicas,

estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor  y trazado de isotermas. 

Metrología. Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.

La clasificación de las pruebas no destructivas se basa en la posición en donde se localizan las discontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasifican en:

Pruebas no destructivas superficiales Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND superficiales son:

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VT – Inspección Visual

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PT – Líquidos Penetrantes

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MT – Partículas Magnéticas

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ET – Electromagnetismo

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En el caso de utilizar VT y PT se tiene la limitante para detectar únicamente discontinuidades superficiales (abiertas a la superficie); y con MT y ET se tiene la posibilidad de detectar tanto discontinuidades superficiales como subsuperficiales (las que se encuentran debajo de la superficie pero muy cercanas a ella).

Pruebas no destructivas volumétricas Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad interna de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND volumétricos son:



RT – Radiografía Industrial



UT – Ultrasonido Industrial



 AE – Emisión Acústica

Estos métodos permiten la detección de discontinuidades internas y subsuperficiales,

así

como

bajo

ciertas

condiciones,

la

detección

de

discontinuidades superficiales.

INSPECCIÓN POR LÍQUIDOS PENETRANTES La inspección por líquidos penetrantes es un tipo de ensayo no destructivo que se utiliza para detectar e identificar discontinuidades presentes en la superficie de los materiales examinados. Generalmente se emplea en aleaciones no ferrosas, aunque también se puede utilizar para la inspección de materiales ferrosos cuando la inspección por partículas magnéticas es difícil de aplicar. En algunos casos se puede utilizar en materiales no metálicos. El procedimiento consiste en aplicar un líquido coloreado o fluorescente a la CIENCIA DE MATERIALES: ENSAYO DE TRACCIÓN

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superficie en estudio, el cual penetra en cualquier discontinuidad que pudiera existir debido al fenómeno de capilaridad. Después de un determinado tiempo se elimina el exceso de líquido y se aplica un revelador, el cual absorbe el líquido que ha penetrado en las discontinuidades y sobre la capa del revelador  se delinea el contorno de éstas. Las aplicaciones de esta técnica son amplias, y van desde la inspección de piezas críticas como son los componentes aeronáuticos hasta los cerámicos como las vajillas de uso doméstico. Se pueden inspeccionar materiales metálicos,

cerámicos

vidriados,

plásticos,

porcelanas,

recubrimientos

electroquímicos, entre otros. Una de las desventajas que presenta este método es que sólo es aplicable a defectos superficiales y a materiales no porosos.

1. Corte de un material que presenta una grieta. 2. La superficie del material se cubre con penetrante. 3. Se elimina el exceso de penetrante. 4. Se aplica el revelador, volviéndose visible el defecto

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INSPECCIÓN POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS La inspección por partículas magnéticas es un tipo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades superficiales y sub superficiales en materiales ferromagnéticos El principio de este método consiste en que cuando se induce un campo magnético en un material ferromagnético, se forman distorsiones en este campo si el material presenta una zona en la que existen discontinuidades perpendiculares a las líneas del campo magnetizables, por lo que éstas se deforman o se producen polos. Estas distorsiones o polos atraen a las partículas magnetizables que son aplicadas en forma de polvo o suspensión en la superficie a examinar y por acumulación producen las indicaciones que se observan visualmente de forma directa o empleando luz ultravioleta. Sin embargo los defectos que son paralelos a las líneas del campo magnético no se aprecian, puesto que apenas distorsionan las líneas del campo magnético.

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INSPECCIÓN POR ULTRASONIDO

Equipo portátil de inspección por ultrasonidos. A la derecha del equipo, unido por un cable, se puede observar el palpador (en donde se aloja el transductor). La inspección por ultrasonido se define como un procedimiento de inspección no destructivo de tipo mecánico, y su funcionamiento se basa en la impedancia acústica, la que se manifiesta como el producto de la velocidad máxima de propagación del sonido y la densidad del material. Cuando se inventó este procedimiento, se medía la disminución de intensidad de energía acústica cuando se hacían viajar ondas supersónicas en un material, requiriéndose el empleo de un emisor y un receptor. Actualmente se utiliza un único aparato que funciona como emisor y receptor, basándose en la propiedad característica del sonido de reflejarse al alcanzar una interface acústica.

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Los equipos de ultrasonido que se utilizan actualmente permiten detectar  discontinuidades superficiales, subsuperficiales e internas, dependiendo del tipo de palpador utilizado y de las frecuencias que se seleccionen dentro de un rango que va desde 0.25 hasta 25 MHz. Las ondas ultrasónicas son generadas por un cristal o un cerámico piezoeléctrico denominado transductor y que tiene la propiedad de transformar la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. Al ser excitado eléctricamente el transductor vibra a altas frecuencias generando ultrasonido. Las vibraciones generadas son recibidas por el material que se va a inspeccionar, y durante el trayecto la intensidad de la energía sónica se atenúa exponencialmente con la distancia del recorrido. Al alcanzar la frontera del material, el haz sónico es reflejado, y se recibe el eco por otro (o el mismo) transductor. Su señal es filtrada e incrementada para ser  enviada a un osciloscopio de rayos catódicos.

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MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS Para tintes penetrantes: 

Pieza metálica.

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Líquidos: revelador, limpiador, penetrante (respectivamente en la imagen).

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Guaipe

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Para partículas magnéticas: 

Magnaflux Tipo de maquina: generador de corriente C/A Marca de la maquina: Sonoflux Modelo: AH-7 Serial: 2014

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Partículas magnéticas

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TINTES PENETRANTES 1. Se seleccionan las piezas con posibles fallas, para que puedan realizarse las pruebas en ellas, obviamente habiendo preestablecido un lugar con mucha ventilación, debido al olor fuerte que producen los tintes. Al estar estas ya seleccionadas, se procede a limpiar con el guaipe, agregándole un poco de tiner.

2. Siguiente paso es mover el spray del tinte penetrante, para que este se haga homogéneo, para luego rosear por donde se cree haber detectado la falla, y dejar entre 10-15 min aproximadamente reposar para que este se adhiera a la superficie, limpiando el líquido en exceso.

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3. Una vez dejado reposar, se procede a echar el tinte limpiador en la pieza.

4. Finalmente habiendo ya echado el penetrante y el limpiador en la pieza, se le rosea el revelador para observar de este modo la falla.

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PARTICULAS MAGNETICAS 1. Se selecciona los materiales a imantar, en este caso utilizaremos óxido de hierro. 2. Una vez ya seleccionados, se procede a imantarlos con el equipo Magnaflux requerido para este ensayo, de la misma forma como se observa en la imagen, y se verificará que el objeto está imantado cuando salgan chispas. Aquí también observar el marcador del equipo.

3. Una vez ya imantadas las piezas, se procede a esparcir sobre ella las partículas magnéticas, eliminando o limpiando aquellas que estén de sobra.

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4. Luego de haber esparcido las partículas, se observará como estas quedan impregnadas en las discontinuidades.

5. Por último se procede a desimantar las piezas mediante el mismo modo en que se las imantó.

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En las piezas donde se realizó el ensayo con los tintes penetrantes, ya se conocía el lugar de las fallas, por lo que fue fácil su aplicación, sin embargo sino se hubiese sabido se necesitaba de otros conocimientos y experiencia para poder detectarlos.

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Al realizar el ensayo de partículas magnéticas no se vio el amperaje al momento de imantar, pero se aproximó en un intervalo de 250-300 amperios.

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En el ensayo de los tintes penetrantes es importante tener la superficie del material a chequear, limpio de cualquier impureza.

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Realizar el ensayo en un lugar abierto ya que los líquidos que se usa para la limpieza de los materiales son muy volátiles.

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Antes de usar el aparato de ultrasonido debemos verificar que este bien calibrado.

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Antes de imantar la pieza debemos verificar que esté limpio.

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Se puede observar que los defectos de las piezas pueden ser visibles a simple vista.

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Este método sirve también para verificar si el material tiene poros.

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La mala limpieza del material puede llevar a la confusión de fallas que no son del material.

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Para el ensayo con partículas magnéticas usamos un campo perpendicular las fallas.

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Se verifica que el ensayo de tintes es muy efectiva en el momento de encontrar fallas, porosidad, asperezas como otros y lo mejor es que utilizar este ensayo es muy barato por el lado económico.

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Se puede encontrar una desventaja ya que este ensayo solo puede ser  capaz de detectar fallas superficiales.

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Se comprueba que el ensayo con partículas magnéticas las partículas ferromagnéticas se incrustan dentro del material en las fallas perpendicular al campo magnético generado.

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William F. Smith. “Fundamentos de ciencia e ingeniería de materiales”, Editorial

McGrawHill, 1998. 

Donald Askeland, “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Editorial Thomson

Editores, 3era edición, 1998. 

William Callister, “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”,

Editorial Reverté S.A 

MATERIALES DE FABRICACION I: Ensayos mecánicos / Calle Sotelo

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